基于FPGA的控制系統(tǒng)高速總線的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、控制系統(tǒng)內(nèi)部總線是系統(tǒng)I/O卡件、通信卡和控制器之間進行高速信息交互的通道,是整個系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉屑~,具有帶電熱插拔、冗余、傳輸速率高、通信距離短等特點,必須具備高可靠性、高容錯性、高實時性等性能。國外主要控制系統(tǒng)廠家對于系統(tǒng)內(nèi)部總線研究成果往往采取保密措施。
　　 本文結(jié)合新型混合控制系統(tǒng)研究課題,設(shè)計和開發(fā)了位于控制裝置單元層內(nèi)部的高速總線,重點解決實時性、可靠性和擴展性等方面的設(shè)計要求。
　　 論文調(diào)

2、研了國內(nèi)外典型控制系統(tǒng)內(nèi)部總線的特性,提出了高速總線的總體架構(gòu)和設(shè)計指標(biāo),結(jié)合最新的多點低壓差分信號(M-LNDS)標(biāo)準(zhǔn)和軟件時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)(SCDR,Soft clock data recover)技術(shù)設(shè)計了物理層協(xié)議,實現(xiàn)了256Mbps的高速串行通信,保證32個節(jié)點小于1ms的總線調(diào)度周期。通過8b/10b編碼和循環(huán)冗余編碼保證了總線的直流平衡和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。物理層協(xié)議還詳細定義了高速總線的拓撲結(jié)構(gòu)、通信距離、冗余方式和總線擴展

3、等規(guī)范。
　　 高速總線數(shù)據(jù)鏈路層通過實時的鏈路狀態(tài)維護實現(xiàn)了多路徑優(yōu)化選擇的網(wǎng)絡(luò)冗余,保證通信可靠性的同時使帶寬的利用率最大化,并為應(yīng)用層和用戶層提供了多種路徑優(yōu)化選擇策略。數(shù)據(jù)鏈路層還定義了總線設(shè)備類型、協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式、數(shù)據(jù)傳輸方式等規(guī)范,實現(xiàn)了鏈路調(diào)度、時鐘同步、廣播、組播等功能。
　　 基于Xilinx公司XC3S400A FPGA實現(xiàn)了高速總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,完成了樣機的開發(fā),并對整個系統(tǒng)的實時性、