基于FPGA的PROFIBUS DP從站設(shè)計.pdf

1、現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)使工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化,它將傳統(tǒng)的集中控制模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒌目刂颇Ｊ?將慢速的并行數(shù)據(jù)交換模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚俚拇心Ｊ?使整個工業(yè)控制現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。其中以外圍設(shè)備的過程控制現(xiàn)場總線(Process Fieldbus Device Periphry,PROFIBUS DP)為代表,由于其高速可靠,令它在國內(nèi)外工業(yè)控制領(lǐng)域占有大量份額。
　　 本課題針對工業(yè)現(xiàn)場中對大量分散I/O點實時控制的需求,以

2、現(xiàn)今數(shù)字電路設(shè)計流行的現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)為基礎(chǔ),設(shè)計了基于FPGA的PROFIBUS DP從站。該從站采用了控制器加協(xié)議芯片的結(jié)構(gòu):選用。PROFIBUS DP專用協(xié)議芯片SPC3完成協(xié)議的解析；選用Altera公------司的CycloneⅡ器件作為外部控制器,協(xié)助SPC3完成從站狀態(tài)機的轉(zhuǎn)變,同時控制從站I/O數(shù)據(jù)的輸入輸出。本文設(shè)計的DP從站實現(xiàn)了與主站間

3、的周期性數(shù)據(jù)交換,擴展了與上位機的串行通信接口,使用戶能夠在PC機上監(jiān)視從站I/O數(shù)據(jù)的變化以及修改從站的配置信息。
　　 本文研究了PROFIBUS DP總線協(xié)議中的DPV0規(guī)約；對從站的硬件模塊進行了設(shè)計；在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,根據(jù)從站要實現(xiàn)的功能按照自頂向下的原則設(shè)計了FPGA芯片內(nèi)的各功能模塊,這些模塊在ModelSim和QuartusⅡ軟件下完成了功能和時序仿真；最后將所設(shè)計的DP從站與可編程邏輯控制器(Progarmm