梯形圖并行成分提取與并行顯示方法的研究.pdf

1、梯形圖(Ladder Diagram)是IEC61131-3標準定義的五種標準編程語言之一，由于梯形圖語法簡單、結(jié)構(gòu)規(guī)整以及采用圖形化的編程方式，使得其深受工控領(lǐng)域編程人員的喜愛，現(xiàn)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域主流的控制程序設(shè)計語言。梯形圖程序以梯級為基本的組成單元，在程序運行時，處理器按照梯級排列的先后順序依次執(zhí)行梯形圖程序的各個梯級，但這種順序執(zhí)行的方式阻礙了梯形圖程序執(zhí)行速度的提升，使得用梯形圖編寫的控制程序無法在一些對響應(yīng)速度要求較高的場

2、合中使用。針對這個問題，論文提出了基于 FPGA可重配置硬件結(jié)構(gòu)的梯形圖的并行化編譯方法，通過并行編譯使得梯形圖程序可以在FPGA上高速執(zhí)行，并以此實現(xiàn)梯形圖在高速領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　論文對基于 FPGA的梯形圖并行化編譯理論做了較為深入的研究，主要工作包括以下幾個方面：
　　(1)深入分析IEC61131-3編程標準以及梯形圖語言，提出了使用頂點活動網(wǎng)絡(luò)（AOV）對梯形圖進行抽象描述的方法，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)梯形圖子程序的分離

3、工作。
　　(2)論文提出了基于多輸出梯級邏輯結(jié)構(gòu)的梯級逆向拆分算法，該算法通過引入輔助梯級和臨時變量來完成多輸出梯級的高效拆分。
　　(3)分別對JMP、CALL、FOR三種指令進行處理，將由這三種指令引發(fā)的梯級之間的控制依賴關(guān)系轉(zhuǎn)換成梯級之間的數(shù)據(jù)流依賴關(guān)系，在完全保留梯級間依賴邏輯的情況下消除梯級間的控制依賴關(guān)系，為后面的并行化工作做準備。
　　(4)論文首次提出了基于依賴變量最遲讀寫周期動態(tài)標記的梯形圖并行化方

4、法，以查表的方式確定梯級間的并行關(guān)系，并以此來確定各個梯級的執(zhí)行周期編號，從而實現(xiàn)梯形圖程序的并行化，其中每確定一個梯級的執(zhí)行周期編號之后都會反過來在依賴變量最遲讀寫周期動態(tài)標記表中更新該梯級綁定變量的最遲讀寫周期，經(jīng)過該算法處理之后就實現(xiàn)了梯級的并行化。
　　(5)將并行化之后的梯形圖的各個單輸出梯級轉(zhuǎn)換成VHDL語句，然后根據(jù)各個單輸出梯級的執(zhí)行周期編號將VHDL語句組合成完整VHDL程序。
　　(6)最后是實現(xiàn)并行結(jié)構(gòu)