现场总线是自动化技术的研究热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。PROFIBUS作为全球最具影响力的现场总线,其技术已经发展到了全面成熟的阶段,PROFIBUS标准中涵盖了各种需求的子集规约,包括PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA等。截至到目前,PROFIBUS-DP的应用占整个PROFIBUS应用的80%,代表了PROFIBUS的技术精华和特点。PROFIBUS-DP在国内工业自动化界应用广泛,但其应用方式基本以购买国外自动化设备厂商的PROFIBUS-DP通信芯片,再配以外部微控制器的应用方式为主,基本不涉及PROFIBUS-DP通信芯片本身的设计开发,这就限制了我国工业自动化界对PROFIBUS-DP协议的理解,难以掌握PROFIBUS-DP核心技术。针对这一现象,通过认真分析PROFIBUS-DP总线协议,本文设计并完成了一种通过FPGA器件,采用硬件描述语言Verilog HDL实现PROFIBUS-DP从站协议功能的方案。该方案涵盖了PROFIBUS-DP从站硬件和逻辑软件设计,其中硬件设计包括了FPGA、MSC51芯片的外围电路设计,从站物理层接口硬件设计和微控制器接口硬件设计;逻辑软件设计则包括了从站物理层UART模块设计,数据链路层协议解析模块设计和外部微控制器接口模块设计。最后对完成的整个软硬件系统进行了PROFIBUS-DP协议一致性测试,包括从站硬件基本性能查证、PROFIBUS-DP总线传输要求、功能测试和与PROFIBUS-DP协议标准的一致性。