高速高精度多通道數(shù)控系統(tǒng)中基于FPGA的現(xiàn)場總線技術(shù)研究.pdf

1、高速、高精度控制是數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢。隨著數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的模擬量或脈沖量接口己難以滿足高速、高精度、多通道的要求，而現(xiàn)場總線的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，采用現(xiàn)場總線數(shù)字化通信方式是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。以太網(wǎng)技術(shù)成熟，開放性高，通訊速度快，兼容性強，成本低等特點很好的滿足數(shù)控系統(tǒng)通訊要求，并且FPGA技術(shù)的出現(xiàn)，簡化了設(shè)計過程，降低設(shè)計成本，增加系統(tǒng)可靠性，可以實現(xiàn)硬件電路級設(shè)計。因此將以太網(wǎng)技術(shù)和FPGA技術(shù)應(yīng)用于

2、高速高精度多通道數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線是高檔數(shù)控系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容，論文圍繞這個主題展開以下研究。
　　 分析了高速高精度多通道數(shù)控系統(tǒng)對現(xiàn)場總線的需求，現(xiàn)場總線特點，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　 圍繞如何實現(xiàn)高速高精度多通道數(shù)控系統(tǒng)的實時性，同步性以及可靠性需求，結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)技術(shù)，設(shè)計了基于FPGA的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線通訊方案、數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的物理拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)通信模塊的硬件結(jié)構(gòu)。

3、>　　 通過SOPC技術(shù)，設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的NiosⅡ嵌入式處理器，研究了基于FPGA的現(xiàn)場總線初始化和數(shù)據(jù)通訊。針對工業(yè)以太網(wǎng)同步性不足的問題，設(shè)計了一種基于FPGA的IEEE1588協(xié)議實現(xiàn)方法和頻率可調(diào)的實時時鐘。提出了一種混合任務(wù)的通信模式用來解決時間關(guān)鍵和非時間關(guān)鍵任務(wù)在現(xiàn)場總線中的實時調(diào)度問題，預(yù)防了數(shù)據(jù)堵塞導(dǎo)致的數(shù)據(jù)延遲。對數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的可靠性技術(shù)進行了研究，提出了硬件冗余機制和差錯控制方法用來防止數(shù)據(jù)傳輸過程中