实现编码器行规和PROFIDrive的编码器软件框架

1 实现原理

本文实现一个软件框架，遵循PROFINET编码器行规（Profile Encoder for PROFIBUS and PROFINET），同时参照PROFIdrive行规标准（4.1版本）。

2 适用范围

• 编码器制造商为现有产品增加PROFINET通信接口
• 自动化设备厂商开发PROFINET接口编码器新产品

3 功能框图

4 实现内容

4.1 标准报文

标准报文81数据格式：

• 输出数据：STW2_ENC(2字节) + G1_STW(2字节)
• 输入数据：ZSW2_ENC(2字节) + G1_ZSW(2字节) + G1_XIST1(4字节) + G1_XIST2(4字节)

标准报文82数据格式：

• 输出数据：STW2_ENC(2字节) + G1_STW(2字节)
• 输入数据：ZSW2_ENC(2字节) + G1_ZSW(2字节) + G1_XIST1(4字节) + G1_XIST2(4字节) + NIST_A(2字节)

标准报文83数据格式：

• 输出数据：STW2_ENC(2字节) + G1_STW(2字节)
• 输入数据：ZSW2_ENC(2字节) + G1_ZSW(2字节) + G1_XIST1(4字节) + G1_XIST2(4字节) + NIST_B(4字节)

标准报文84数据格式：

• 输出数据：STW2_ENC(2字节) + G1_STW(2字节)
• 输入数据：ZSW2_ENC(2字节) + G1_ZSW(2字节) + G1_XIST3(8字节) + G1_XIST2(4字节) + NIST_B(4字节)

4.2 编码器状态机

编码器的状态模型：

• Offline：上电后初始状态
• Preparation：可进行非周期通信
• Synchronisation：可进行周期通信
• Operation：同步的基础上进行周期通信

4.3 功能模块及其说明

模块	功能描述	关键文件	对应文件
PROFINET协议栈	处理PNIO通信、AR管理、数据交换	PNIO stack API	iodapi_event_pdrvac1.c
参数管理器	实现、参数数据库管理	PdrvPar_*	pdrv_parmanager.c
参数数据库	存储PNU参数定义与属性	pdrv_parameter.inc	pdrv_pardatabase.c
设定值通道	处理循环数据（位置、速度）	PdrvSpc_*	iodapi_event_pdrvac1.c
配置文件处理	实现PROFIdrive Encoder Profile	状态机、编码器功能	pdrv_application.c
诊断模块	故障/警告管理、报警上报	PdrvDiag_*	pdrv_diagnostics.c
同步模块	IRT同步、生命符号监测	PdrvSyn_*	pdrv_setpointchannel.c
主程序	主任务循环	由嵌入式系统主任务或主循环直接调用	usriod_main_pdrvac1.c
状态机	编码器状态机	-	pdrv_statemachine.c

pdrv_application.c文件用于将所有编码器API进行封装，这些API将会定时调用，由1ms一次的中断触发。

5 GSDML文件创建

GSDML文件是PROFINET设备的必要组成部分，需包含以下关键信息：

<!-- GSDML文件关键结构示例 -->
<DeviceAccessPoint ItemName="DAP" >
    <VirtualSubmoduleList>
        <!-- 通信接口子模块 -->
    </VirtualSubmoduleList>
</DeviceAccessPoint>

<!-- PROFIdrive API定义 -->
<ApplicationProcess Identifier="0x3A00">
    <Module ModuleIdentNumber="0x00010001">
        <!-- 编码器功能模块 -->
        <Submodule SubmoduleIdentNumber="0x0001">
            <!-- 报文83数据映射 -->
        </Submodule>
    </Module>
</ApplicationProcess>

6 小结

本文按照编码器标准文档为在编码器基础上实现了PROFINET功能，列出了需要实现的功能代码框架，可以基于不同的PROFINET从站芯片和协议栈实现。