基于FPGA的Profibus-DP協(xié)議研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的自動化水平也在不斷提高，設(shè)備間傳遞的信息量也在迅速增加。為了滿足日益增多的信息傳輸需求，各種不同的現(xiàn)場總線技術(shù)相繼出現(xiàn)，并不斷成熟。PROFIBUS作為一種具有高傳輸率的總線，一直是現(xiàn)場總線研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　為了解決傳統(tǒng)基于單片機(jī)的PROFIBUS-DP從站數(shù)據(jù)處理能力不足，可擴(kuò)展性差的問題，本課題采用具有快速運(yùn)算能力和良好的可擴(kuò)展性的FPGA芯片做控制芯器。提出了基于FPGA的從站接口通信模塊的

2、設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)了硬件電路，編寫了軟件程序，實(shí)現(xiàn)了和主站的通信。本從站模塊在高速通信速率和可擴(kuò)展性方面都比傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式有較大優(yōu)勢。
　　論文首先對PROFIBUS-DP協(xié)議進(jìn)行分析介紹，主要從其組網(wǎng)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、傳輸方式、存取規(guī)范、工作模式、網(wǎng)絡(luò)配置、數(shù)據(jù)傳輸幾方面進(jìn)行介紹，著重研究和分析了DP從站的狀態(tài)機(jī)工作原理。
　　重點(diǎn)闡述了基于EDA自頂向下的設(shè)計(jì)思想以及采用FPGA+SPC3實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP從站的設(shè)計(jì)方

3、案，并從軟硬兩方面對實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行介紹。硬件方面采用FPGA做控制器，并承擔(dān)大部分的運(yùn)算任務(wù)，充分發(fā)揮了FPGA的運(yùn)算優(yōu)勢。釋放出SPC3的能力，使其專注于數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸任務(wù)，大大提高了工作效率。文中給出了設(shè)計(jì)邏輯框圖和硬件電路圖及主要的引腳分配說明。軟件方面使用VerilogHDL語言描述，并用Xilinx公司的ISE開發(fā)平臺軟件對程序進(jìn)行了綜合優(yōu)化，通過時(shí)序約束等調(diào)試優(yōu)化了軟件的運(yùn)行效率，文中給出了算法流程圖及部分模塊的仿真結(jié)果。設(shè)