基于STM32的PROFINET IO协议栈框架的实现

周 侗，张哲睿，于 洋

(沈阳理工大学 自动化与电气工程学院，沈阳 110159)

PROFINET是应用最为广泛，最有前景的工业以太网技术之一[1]。可以为工业自动化领域提供完整的网络解决方案，将整个工厂从管理层、控制层，到现场层使用同一种网络连接起来，实现一网到底[2]。PROFINET IO是PROFINET标准中实现模块化、分布式应用的技术。

PROFINET经过近20年的发展，成为国际市场上领先的工业以太网标准，自身技术也在不断革新，引领着工控网络的发展方向。其产品涵盖领域广阔，技术成熟。在中国市场，PROFINET在官方推广下取得了长足发展，但仍处于技术研究和应用开发不成熟的阶段，产品多为在集成了协议栈的设备上进行上层开发，底层设备往往价格昂贵，对协议栈本身配置和开发的难度较大。

考虑到国内缺少易学易用，开放灵活的PROFINET方案，本文基于应用广泛、性价比高的STM32F407VET6主控芯片，设计了PROFINET IO协议栈，可接入PROFINET网络平台中，作为IO设备实现数据收发与诊断报警功能，并能够根据用户的需要进行灵活的配置和移植。该协议栈对处理芯片性能无过高要求，可在非运动控制的工业领域替代市场主流的ERTEC系列PROFINET解决方案，对PROFINET技术在国内的应用与普及起到积极作用。

1 协议栈结构设计

1.1 PROFINET IO通信类别

依据不同的响应时间，PROFINET IO实现的通信方式可划分为三种，分别为

非实时(NRT)通信：通过使用基于UDP/IP的标准IT服务完成，具有100ms级的响应时间。

实时(RT)通信：用于循环数据交换，精简了通信通道，与UDP/IP通道并行，响应时间5～10ms[3]。

硬实时(IRT)通信：用于运动控制，需要专用设备的硬件支持。……