面向工業(yè)控制的片上控制模塊系統(tǒng)固件設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各行各業(yè)的運(yùn)行過程中發(fā)揮著不可替代的作用，自動(dòng)化發(fā)展水平已成為一個(gè)國家科技水平和綜合國力的重要體現(xiàn)。隨著自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，以PLC和DCS作為控制節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)解決方案暴露出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)門檻較高、成本較大等不足，對于IO數(shù)量需求較少的中小規(guī)模系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。片上控制模塊由控制芯片、系統(tǒng)固件、用戶組態(tài)程序等部分構(gòu)成，輸入輸出、控制

2、運(yùn)算、工業(yè)通信、系統(tǒng)組態(tài)等均在單模塊上實(shí)現(xiàn)，能夠有效地降低自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度與工程實(shí)施成本。
　　本文研究基于控制芯片進(jìn)行系統(tǒng)固件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)片上控制模塊集成輸入輸出、控制運(yùn)算、工業(yè)通信、系統(tǒng)組態(tài)等功能需求。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，本文進(jìn)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(shè)計(jì)交互通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)通信模塊與系統(tǒng)服務(wù)接口;2）針對片上控制模塊可靈活應(yīng)用于不同場合的需求，提出硬件運(yùn)行參數(shù)可配置的設(shè)計(jì)方法;3）針對片上

3、控制模塊組態(tài)需求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)組態(tài)服務(wù)、組態(tài)數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)以及程序校驗(yàn)與加載流程;4）通過研究常見調(diào)度算法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了用戶程序調(diào)度算法;5）針對某些控制運(yùn)算硬件實(shí)現(xiàn)存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、資源消耗大、可擴(kuò)展性差等不足，提出部分控制運(yùn)算固件實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方法;6）針對片上控制IO的管理功能需求，實(shí)現(xiàn)片上控制IO管理單元;7）針對用戶程序訪問設(shè)備通信總線的需求，提出設(shè)備通信開放方案，并將該方案應(yīng)用于Modbus開發(fā)應(yīng)用中;8）針對片上控制模塊在線升級需求，設(shè)