基于FPGA的可編程控制器研究與設(shè)計.pdf

1、可編程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)以其運行可靠、操作簡易、控制靈活、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點在工業(yè)控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用,在工控產(chǎn)品中占有絕對的市場份額并有廣闊的市場前景。但目前PLC大部分都依靠國外進口,其原因是PLC的微控制器關(guān)鍵技術(shù)被國外壟斷,因此,設(shè)計和開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和性價比高的國產(chǎn)PLC專用微控制器成為目前的一個研究熱點。
　　本文基于現(xiàn)代EDA技術(shù),結(jié)合計算機技術(shù)

2、,以FPGA為載體設(shè)計PLC專用微控制器。以專用微控制器為核心,擴展外部存儲器、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為主控制器擴展CAN總線通信模塊。在PLC設(shè)計過程中,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)計基于FPGA的PLC硬件系統(tǒng);通過仔細分析三菱公司FX2N系列PLC的操作指令和編程元件的特點,設(shè)計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)針對指令系統(tǒng)和編程元件的特點,設(shè)計數(shù)據(jù)通道的各個功能模塊;根據(jù)數(shù)據(jù)通道所需要的控制信號,設(shè)計使數(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語言實現(xiàn);將所設(shè)計的模塊整合成PLC專用微控制器整機。在所設(shè)計的指令系統(tǒng)下,編寫測試程序進行仿真驗證,最終將電路文件下載到硬件平臺進行驗證。驗證結(jié)果表明所設(shè)計專用微控制器是有效的。
　　(3)以PLC專用微控制器為核心,擴展FLASH用戶程序存