基于FPGA的控制系统高效通信架构的设计与实现.pdf

浙江大学控制科学与工程学系
硕士学位论文
基于FPGA的控制系统高效通信架构的设计与实现
姓名:张安坤
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:黄文君;胡协和
20100101
摘要近年来,随着流程工业的发展,对集散控制系统性能要求越来越高,而系统的通信架构蹇ḿ渫ㄐ抛芟是整个系统的数据传输枢纽,总线的效率饕0ㄊ凳毙浴⒖煽啃浴⑷荽砟芰直接影响了整个控制系统的性能,怎样提高总线效率已经成为各个Ъ夜刈⒌慕沟恪本文提出了一种应用于集散控制系统的实时、高效通信架构刂葡低衬诓坷┱棺线紫雀隽讼低车淖芴迳杓疲酶咝У亩痘撼搴偷缙┱梗岣吡讼低车目扩展性和柔性,采用双通道和并行通信设计以提高系统的传输效率,采用通道间热冗余设计以提高总线传输的可靠性。、复杂可编程逻辑器件及嵌入式微处理器构成,在保证总线高速传输特性的基础上,实现了目标模块无冲击热插拔。在扩展模块的设计上,实现了数据的微延时透明转发,提高了系统的透明度和效率。在总线协议的设计上,采用了统一的帧结构,简化了系统,且在充分利用了硬件优势的基础上,制定了高效的链路层协议,最大限度的提高系统的效率。最后,本文将设计的架构方案应用到控制系统原理样机上,进行了一系列性能测试,为说明自身优势,我们对主流控制系统也进行了同样的性能测试,结果表明本文设计的高效通信构架具有更好的实时性和可靠性。关键词:集散控制系统,通信架构,通道热冗余,可编程逻辑阵列,复杂可编程逻辑器件,热插拔,总线协议,
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学位做作者始乡剜蝴期:乃加年歹州日弛绍专签字日期:≯纠少年浙江大学研究生学位论文独创性声明学位论文版权使用授权书研究成果,也不包含为获得浙江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材浙江太堂本论文的复印件和磁盘,:知肋年本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解有权保留并向国家有关部门或机构送交文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印,缩印或扫描等复制手段保存,汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ学位论文作者签名:导师签名:
致谢在攻读硕士研究生的两年时间里,我得到了许多师长、师兄、同学和朋友的热心帮助和支持,有了你们在身边,我才能取得今天的成果。首先感谢我的导师黄文君研究员,您的智慧、学识和对工作的态度在这两年间一直深深地影响着我,虽然您的工作很忙,但仍然坚持不断地给予我们以教诲,在平时的工作生上也经常抽空给予我们指导。在我们的研究生生涯里,你从硬件技术入门,到嵌入式软件技术,最后到系统构架,层层深入的对我进行指导,使我从什么都不懂得一个本科生,成长为知识面广且有专攻的一名研究生,这完全得益于您的教导方式,您的悉心指导。让我获益更多的是,您教会了我们如何学习,我们如何做人,如何走向社会,方法的教育永远是胜过知识的教育的,懂得了这些方法,才能让我们成功走上社会,所以在这里我要再次向您表示感谢其次我要感谢我的另一位导师胡协和教授,您不仅在学方法上给了我很大的指导,而且在我的生活上也给予了我很大的帮助,您和蔼的教学态度给我留下了深刻的印感谢在项目上给予我很多指导的张小刚、陆卫军、胡玉超、余浩洋、陈军伟等,没有你们的帮助,我不可能顺利完成许多项目,获得很多宝贵的经验,在黄老师工作繁忙的时候,也是你们不断地指引着我前进的方向,让我不至于在知识的森林中迷失方向。感谢李明辉、谢东凯、,虽然我们即将各奔前程,但这两年来你们对我的帮助和照顾让我度过了一段难以忘怀的美好时光,我会永远记住你们。感谢和我同班六年的童一飞同学,感谢你在这宝贵的六年里给我的帮助,在这六年中,我们总是并肩作战,同甘共苦,一起克服了许多困难,希望以后依然能够如此。感谢宓宵凌、李晶晶等师弟师妹们,在你们细心的协助下,我才能顺利完成我的全部毕业课题,也感谢你们为我的研究生生活增添许多的乐趣。最后,我还要感谢我的父母和家人,没有你们的支持和帮助我无法完成学业,谢谢你们象。
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