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

1、高速、高精度控制是數(shù)控技術發(fā)展趨勢。隨著數(shù)控系統(tǒng)技術的發(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)控技術發(fā)展的必然趨勢。以太網(wǎng)技術成熟，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技術的出現(xiàn)，簡化了設計過程，降低設計成本，增加系統(tǒng)可靠性，可以實現(xiàn)硬件電路級設計。因此將以太網(wǎng)技術和FPGA技術應用于

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)技術和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)技術，設計了基于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，設計數(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的通信模式用來解決時間關鍵和非時間關鍵任務在現(xiàn)場總線中的實時調(diào)度問題，預防了數(shù)據(jù)堵塞導致的數(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