基于FPGA的可編程控制器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、可編程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)以其運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)易、控制靈活、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用,在工控產(chǎn)品中占有絕對(duì)的市場(chǎng)份額并有廣闊的市場(chǎng)前景。但目前PLC大部分都依靠國(guó)外進(jìn)口,其原因是PLC的微控制器關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外壟斷,因此,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和性價(jià)比高的國(guó)產(chǎn)PLC專用微控制器成為目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本文基于現(xiàn)代EDA技術(shù),結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、,以FPGA為載體設(shè)計(jì)PLC專用微控制器。以專用微控制器為核心,擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器、數(shù)字量與模擬量輸入輸出模塊組成可編程控制器的硬件電路,此外以嵌入式微處理器ARM9為主控制器擴(kuò)展CAN總線通信模塊。在PLC設(shè)計(jì)過(guò)程中,所取得的主要研究成果有:
　　(1)以PLC硬件結(jié)構(gòu)為參考,設(shè)計(jì)基于FPGA的PLC硬件系統(tǒng);通過(guò)仔細(xì)分析三菱公司FX2N系列PLC的操作指令和編程元件的特點(diǎn),設(shè)計(jì)PLC專用微控制器的指令系統(tǒng),包括指令、尋址方式和指令

3、格式。
　　(2)針對(duì)指令系統(tǒng)和編程元件的特點(diǎn),設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通道的各個(gè)功能模塊;根據(jù)數(shù)據(jù)通道所需要的控制信號(hào),設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)通道有效工作的控制器模塊。以上模塊都是以FPGA為載體,采用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn);將所設(shè)計(jì)的模塊整合成PLC專用微控制器整機(jī)。在所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)下,編寫(xiě)測(cè)試程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證,最終將電路文件下載到硬件平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明所設(shè)計(jì)專用微控制器是有效的。
　　(3)以PLC專用微控制器為核心,擴(kuò)展FLASH用戶程序存