中央处理器模块除了实现对PROFIBUS－DP从站模块的配置和管理外，还要完成MODBUS协议的实现以及两种协议数据交换协议栈的实现。为了提高系统的抗干扰能力，和外界进行通信的部分需要和系统在物理接口上进行电气隔离，此处的3个通信接口都需要进行隔离。根据通信速度要求的不同，选择磁耦芯片模块完成PROFIBUS－DP通信的隔离兼物理层电平转换功能；用双通道磁耦隔离芯片来完成另外两路串行口通信的隔离。这两款芯片都采用了最新的基于芯片尺寸的变压器隔离技术的磁耦。和传统的光耦比较，其转换速度、瞬态共模抑制能力、功耗、尺寸及成本等方面均有很明显的优势。

3 系统的软件设计
3．1 软件总体结构设计
    一般情况下，现场总线协议之间的转换器可分为物理层的中继器、MAC层的网桥及应用层的网关等几种形式。中继器方式需要更改底层硬件，网桥方式对应MAC层的协议转换复杂，而网关的形式则使得原有网段的协议不需做任何改变，实现起来最为简单。
    本系统采用了网关形式，软件总体流程如图3所示，主要实现了PROFIBUS－DP协议芯片VPC3+C的驱动程序和MODBUS协议，同时在应用层实现了PROFIBUS－DP总线和MODBUS总线协议数据帧的转换。MODB－US协议只是定义了消息域的格局和内容的公共格式，具体的物理层及应用层可以由用户根据需要定义。本网关MODBUS通信部分物理层采用标准的RS485总线，MAC协议是由软件实现的。

    CPU通过驱动VPC3+C来实现对PROFIBUS熔一DP通信过程的控制，包括通信接口检查、正常和发生故障情况下诊断数据的发送及数据交换等过程；通过MODBUS协议实现对下挂的输入／输出从站模块的查询操作；通过对输入／输出模块的应答帧(或通信超时)进行分析来判断模块的状态以及模块的通道状态；根据模块状态信息填充PROFIBUS－DP的诊断域的数据，并以此为依据来对网关状态(正常通信、报告错误或警告信息)进行控制。
3．2 网关协议栈设计
    网关协议栈为MODBUS输入／输出模块和PROFI－BUS－DP通信的桥梁。协议栈采用分层结构：PROFIBUS－DP通信层、协议映射层和MODDBUs I／O通信层。协议栈结构及报文处理流程如图4所示。

    (1)PROFIBUS－DP通信层
    负责对VPC3+C通信状态的监控管理，按照一定的规则将PROFIBUS－DP总线通信收到的数据映射到CPU内部的存储器，供I／O通信层调用，完成输出数据的更新；把I／O通信层的输入数据按照一定的规则映射到CPU内部的寄存器，在适当的时候写入VPC3+C的输入数据缓冲区，以完成输入数据的更新。