基于FPGA的控制系統(tǒng)高效通信架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著流程工業(yè)的發(fā)展，對(duì)集散控制系統(tǒng)(DCS)性能要求越來越高，而系統(tǒng)的通信架構(gòu)(板卡間通信總線)是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸樞紐，總線的效率(主要包括實(shí)時(shí)性、可靠性、容錯(cuò)能力)直接影響了整個(gè)控制系統(tǒng)的性能，怎樣提高總線效率已經(jīng)成為各個(gè)DCS廠家關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 本文提出了一種應(yīng)用于集散控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、高效通信架構(gòu)(控制系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)展總線)，首先給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，利用高效的二級(jí)緩沖和電氣擴(kuò)展，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和柔性，采用雙

2、通道和并行通信設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)的傳輸效率，采用通道間熱冗余設(shè)計(jì)以提高總線傳輸?shù)目煽啃浴?br>　　 論文隨后具體地介紹了總線接口的軟硬件設(shè)計(jì)方法及總線協(xié)議的設(shè)計(jì)。通信架構(gòu)主要由可編程邏輯陣列(FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)及ARM7嵌入式微處理器構(gòu)成，在保證總線高速傳輸特性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)模塊無沖擊熱插拔。在擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的微延時(shí)透明轉(zhuǎn)發(fā)，提高了系統(tǒng)的透明度和效率。在總線協(xié)議的設(shè)計(jì)上，采用了統(tǒng)一的幀結(jié)構(gòu)，簡