Ethernet POWERLINK通信協(xié)議的實時性研究與硬實時優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域的工業(yè)以太網(wǎng)具有高速、實時、大容量的特點，其最重要的性能是實時性和確定性，實時性是指系統(tǒng)能夠在某個限定的時間范圍內(nèi)對事件作出反應(yīng)，確定性是指系統(tǒng)的行為在一定的條件下是可預(yù)測的。實時性又可以分為軟實時性和硬實時性，兩者的區(qū)別是后者具有不可更改且不允許超過的時限。在實時以太網(wǎng)領(lǐng)域中，EthernetPOWERLINK具有實時性、確定性高，以及實現(xiàn)方便而且價廉、發(fā)展?jié)摿薮蟮榷喾矫娴膬?yōu)勢。
　　為提高POWERLINK

2、通信的實時性，應(yīng)加快數(shù)據(jù)處理速度和狀態(tài)機(jī)運行速度。數(shù)字電路具有并行處理的優(yōu)勢，可以將數(shù)據(jù)處理的速度大大提高，同時硬件實現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)比軟件實現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)更為快速。本文參照POWERLINK通信協(xié)議和協(xié)議棧C語言代碼，利用VerilogHDL設(shè)計了一系列電路來實現(xiàn)除應(yīng)用層之外的協(xié)議棧的功能。首先利用雙端口RAM作為與應(yīng)用CPU交換數(shù)據(jù)的接口。其次利用RM(Ⅱ)作為物理層接口。在這兩個接口之間，用數(shù)字電路實現(xiàn)了NMT狀態(tài)機(jī)和DLL狀態(tài)機(jī)的功能，再

3、結(jié)合VHDL語言實現(xiàn)的以太網(wǎng)控制器MAC模塊，由此提出了一個POWERLINK通信協(xié)議的硬件實現(xiàn)方案。該方案在理論上會具有較高的硬實時性。最后利用ModelsimSE仿真軟件對部分模塊進(jìn)行了功能驗證。
　　本文做了三方面的工作:一是用雙端口RAM實現(xiàn)用戶接口，二是通過重新定義一系列狀態(tài)，用Verilog實現(xiàn)原本由C代碼實現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)，三是通過NMT功能、相關(guān)狀態(tài)機(jī)的電路實現(xiàn)，來進(jìn)行實時優(yōu)化。為今后將該方案進(jìn)一步制作成為ASIC奠定了