基于EPGA的EPA控制器的設計.pdf

1、工業(yè)以太網(wǎng)技術是當前工業(yè)控制領域中的研究熱點，國外多家自動化公司已推出了自己的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，我國也在進行工業(yè)以太網(wǎng)標準的研究和制定。EPA標準成為我國工業(yè)控制領域內第一個被國際權威標準組織所采納的現(xiàn)場總線標準。工業(yè)現(xiàn)場的需求復雜多變，基于ARM核的處理器芯片外圍和管腳是固定的，不便于拓展，因此在實際應用當中經(jīng)常出現(xiàn)硬件資源浪費或資源不夠的問題。可編程邏輯器件具有靜態(tài)可重復編程和動態(tài)可系統(tǒng)重構的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過

2、編程來修改，這樣就較大的提高了電子系統(tǒng)設計的靈活性和通用性?；谏鲜鲈?，本論文研究了基于FPGA的EPA控制器。
　　論文分析了工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢，論述了工業(yè)以太網(wǎng)的解決方案和我國自主知識產(chǎn)權的EPA標準的基本情況，深入研究了FPGA技術在EPA控制器上應用的必要性，并針對FPGA技術的特點探究了該技術在EPA控制器中的設計方法。本文的主要內容包括:
　?、傺芯緼RM體系結構，分析基于ARM7的EPA控制器的功能需求和系

3、統(tǒng)組成，確定硬件選型，開發(fā)具有DI/DO和AI/AO功能的控制器。
　?、诜治鯢PGA芯片的開發(fā)流程，研究基于FPGA的EPA控制器的設計方法，以FPGA芯片EPlC12Q240C8為核心，給出一種將控制器的硬件分為核心板和通信底板的設計方案，在底板上配置多個總線接口，根據(jù)不同的工業(yè)現(xiàn)場配置不同功能的板卡，無需更改整個設計。根據(jù)該思路，完成控制器的全部硬件電路圖的設計。
　?、蹖CB板設計的基本原則進行研究?；贔PGA的

4、EPA控制器的外部時鐘速率為50MHz，已屬于高速PCB板設計范疇，按照高速PCB板的設計約束，完成控制器PCB板的設計。
　?、茉赒uartusⅡ環(huán)境下創(chuàng)建基于NiosⅡ系統(tǒng)模塊，研究SOPC片上編程原理和系統(tǒng)構架，開發(fā)PWM、UART IP core，并通過功能仿真來驗證SOPC設計。
　?、輰煞N控制器接入EPA網(wǎng)絡進行測試，ARM7控制器通過了EPA標準的相關測試和DI/DO功能測試，F(xiàn)PGA控制器完成了網(wǎng)絡通信測試