Ethernet POWERLINK通信協(xié)議的實(shí)時(shí)性研究與硬實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)具有高速、實(shí)時(shí)、大容量的特點(diǎn)，其最重要的性能是實(shí)時(shí)性和確定性，實(shí)時(shí)性是指系統(tǒng)能夠在某個(gè)限定的時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)事件作出反應(yīng)，確定性是指系統(tǒng)的行為在一定的條件下是可預(yù)測(cè)的。實(shí)時(shí)性又可以分為軟實(shí)時(shí)性和硬實(shí)時(shí)性，兩者的區(qū)別是后者具有不可更改且不允許超過(guò)的時(shí)限。在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)領(lǐng)域中，EthernetPOWERLINK具有實(shí)時(shí)性、確定性高，以及實(shí)現(xiàn)方便而且價(jià)廉、發(fā)展?jié)摿薮蟮榷喾矫娴膬?yōu)勢(shì)。
　　為提高POWERLINK

2、通信的實(shí)時(shí)性，應(yīng)加快數(shù)據(jù)處理速度和狀態(tài)機(jī)運(yùn)行速度。數(shù)字電路具有并行處理的優(yōu)勢(shì)，可以將數(shù)據(jù)處理的速度大大提高，同時(shí)硬件實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)比軟件實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)更為快速。本文參照POWERLINK通信協(xié)議和協(xié)議棧C語(yǔ)言代碼，利用VerilogHDL設(shè)計(jì)了一系列電路來(lái)實(shí)現(xiàn)除應(yīng)用層之外的協(xié)議棧的功能。首先利用雙端口RAM作為與應(yīng)用CPU交換數(shù)據(jù)的接口。其次利用RM(Ⅱ)作為物理層接口。在這兩個(gè)接口之間，用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)了NMT狀態(tài)機(jī)和DLL狀態(tài)機(jī)的功能，再

3、結(jié)合VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的以太網(wǎng)控制器MAC模塊，由此提出了一個(gè)POWERLINK通信協(xié)議的硬件實(shí)現(xiàn)方案。該方案在理論上會(huì)具有較高的硬實(shí)時(shí)性。最后利用ModelsimSE仿真軟件對(duì)部分模塊進(jìn)行了功能驗(yàn)證。
　　本文做了三方面的工作:一是用雙端口RAM實(shí)現(xiàn)用戶接口，二是通過(guò)重新定義一系列狀態(tài)，用Verilog實(shí)現(xiàn)原本由C代碼實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)，三是通過(guò)NMT功能、相關(guān)狀態(tài)機(jī)的電路實(shí)現(xiàn)，來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。為今后將該方案進(jìn)一步制作成為ASIC奠定了