基于EPGA的EPA控制器的設(shè)計(jì).pdf

1、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)控制領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，國(guó)外多家自動(dòng)化公司已推出了自己的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，我國(guó)也在進(jìn)行工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。EPA標(biāo)準(zhǔn)成為我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)第一個(gè)被國(guó)際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)組織所采納的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求復(fù)雜多變，基于ARM核的處理器芯片外圍和管腳是固定的，不便于拓展，因此在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)硬件資源浪費(fèi)或資源不夠的問(wèn)題?？删幊踢壿嬈骷哂徐o態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)可系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過(guò)

2、編程來(lái)修改，這樣就較大的提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和通用性?；谏鲜鲈颍菊撐难芯苛嘶贔PGA的EPA控制器。
　　論文分析了工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，論述了工業(yè)以太網(wǎng)的解決方案和我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EPA標(biāo)準(zhǔn)的基本情況，深入研究了FPGA技術(shù)在EPA控制器上應(yīng)用的必要性，并針對(duì)FPGA技術(shù)的特點(diǎn)探究了該技術(shù)在EPA控制器中的設(shè)計(jì)方法。本文的主要內(nèi)容包括:
　?、傺芯緼RM體系結(jié)構(gòu)，分析基于ARM7的EPA控制器的功能需求和系

3、統(tǒng)組成，確定硬件選型，開(kāi)發(fā)具有DI/DO和AI/AO功能的控制器。
　?、诜治鯢PGA芯片的開(kāi)發(fā)流程，研究基于FPGA的EPA控制器的設(shè)計(jì)方法，以FPGA芯片EPlC12Q240C8為核心，給出一種將控制器的硬件分為核心板和通信底板的設(shè)計(jì)方案，在底板上配置多個(gè)總線接口，根據(jù)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)配置不同功能的板卡，無(wú)需更改整個(gè)設(shè)計(jì)。根據(jù)該思路，完成控制器的全部硬件電路圖的設(shè)計(jì)。
　?、蹖?duì)PCB板設(shè)計(jì)的基本原則進(jìn)行研究?；贔PGA的

4、EPA控制器的外部時(shí)鐘速率為50MHz，已屬于高速PCB板設(shè)計(jì)范疇，按照高速PCB板的設(shè)計(jì)約束，完成控制器PCB板的設(shè)計(jì)。
　?、茉赒uartusⅡ環(huán)境下創(chuàng)建基于NiosⅡ系統(tǒng)模塊，研究SOPC片上編程原理和系統(tǒng)構(gòu)架，開(kāi)發(fā)PWM、UART IP core，并通過(guò)功能仿真來(lái)驗(yàn)證SOPC設(shè)計(jì)。
　?、輰煞N控制器接入EPA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，ARM7控制器通過(guò)了EPA標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)測(cè)試和DI/DO功能測(cè)試，F(xiàn)PGA控制器完成了網(wǎng)絡(luò)通信測(cè)試