面向工業(yè)控制的片上控制模塊系統固件設計.pdf

1、當今，自動化控制系統在國民經濟建設各行各業(yè)的運行過程中發(fā)揮著不可替代的作用，自動化發(fā)展水平已成為一個國家科技水平和綜合國力的重要體現。隨著自動控制技術應用領域的擴展，以PLC和DCS作為控制節(jié)點的傳統控制系統解決方案暴露出結構復雜、設計門檻較高、成本較大等不足，對于IO數量需求較少的中小規(guī)模系統行業(yè)應用，亟需集成度更高、更為簡單易用的核心控制模塊與控制系統實現技術。片上控制模塊由控制芯片、系統固件、用戶組態(tài)程序等部分構成，輸入輸出、控制

2、運算、工業(yè)通信、系統組態(tài)等均在單模塊上實現，能夠有效地降低自動控制系統的設計難度與工程實施成本。
　　本文研究基于控制芯片進行系統固件設計，實現片上控制模塊集成輸入輸出、控制運算、工業(yè)通信、系統組態(tài)等功能需求。為實現該目標，本文進行如下研究工作:1）針對PC端軟件與片上控制模塊通信交互的問題，設計交互通信協議，實現通信模塊與系統服務接口;2）針對片上控制模塊可靈活應用于不同場合的需求，提出硬件運行參數可配置的設計方法;3）針對片上

3、控制模塊組態(tài)需求，設計系統組態(tài)服務、組態(tài)數據存儲結構以及程序校驗與加載流程;4）通過研究常見調度算法，設計并實現了用戶程序調度算法;5）針對某些控制運算硬件實現存在設計復雜、資源消耗大、可擴展性差等不足，提出部分控制運算固件實現的設計方法;6）針對片上控制IO的管理功能需求，實現片上控制IO管理單元;7）針對用戶程序訪問設備通信總線的需求，提出設備通信開放方案，并將該方案應用于Modbus開發(fā)應用中;8）針對片上控制模塊在線升級需求，設