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基于SOPC的嵌入式工业以太网控制器设计

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SOPC技术的处理器来解决的方法,实验证明该控制器在工业以太网中具有很好的应用价值。

SOPC;嵌入式系统;工业以太网;

 

 

 

Motorola ColdFire微处理器和处理器为硬件平台的嵌入式工业以太网系统已经得到了广泛应用。但是,由于上述这些系统的开发平台并不完全针对工业以太网的应用情况,因此在实际应用中经常出现硬件资源浪费或者资源不够的问题,并且开发系统往往需要外接芯片来进行外围器件的逻辑控制,存在接口速率的瓶颈问题。基于技术的处理器能解决这个难题。

1SOPC工业以太网控制器硬件结构

                                                     

2 设备层网络结构

SOPC Builder中完成。利用它们可以灵活定制的各个特性甚至指令,可以使用提供的大量来加快开发外设的速度,提高外设的性能,也可以使用第三方,或来定制外设。

FPGA部分、存储器部分和外围元件部分,如图所示。本文选用的是1C6

SOPC Builder中需要设计的是部分,要建的系统包含的元件模块有:一个核,用于连接核的总线控制器,一个存放启动和调试程序的内部存储器,一个串行通信电路模块,一个内部定时器和一些通用外围接口模块。为使系统正常工作,在外围必须接有一个通信口、、几个发光管和数码管以及

 

NIOS CPU及其外设构成的系统是自定制的,存储器、外设地址的映射等都各不相同,因此需要专有的软件开发包。在完成的硬件开发后,能够自动生成

GNU/GPL公约,完全开放代码,是专为控制领域而裁减设计的嵌入式操作系统。

Altera公司的,使得系统资源能够灵活调配,并且克服了采用其它处理器中存在的接口速率瓶颈的缺点,适应工业以太网实时数据的要求。

NIOS具有丰富的接口资源,而

A/D(500kHz)和多路输出,使得关键信号能及时采样和输出,保证了“硬实时”;操作系统中加入了模块,保证了“软实时”。

(Control Domain)的概念,将控制现场分区,减少各个控制区资源竞争的情况。控制区域之间通过交换式以太网交换机来通信。每个控制区域包含以太网交换机和嵌入式的工业以太网控制器,以及一些变送器和执行机构,如图所示。该系统具有如下特点:

NIOS微处理器,能够灵活配置处理器的硬件资源,克服了接口数据传输速率的瓶颈,利用技术,系统硬件、软件的设计和调试都十分方便。

(<5%),提高了网络的实时性。嵌入式工业以太网控制器的硬件和软件设计均考虑了实时性要求,这样在网络层下进一步提升了系统的实时性。

 

SOPC技术来解决控制器硬件设计中存在的接口速率瓶颈问题,提高了控制器的实时性,实验结果表明该系统运行稳定可靠。

 

来源:电子设计应用   作者:同济大学电子信息学院 薛晓军 朱劲  2005/8/19 0:00:00
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