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1、杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。论文作者签名:日期:年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论
2、文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名:日期:年月日指导教师签名:日期:年月日杭州电子科技大学硕士学位论文PLC并行编译中资源依赖研究研究生:万真龙指导教师:严义教授2012年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchonResourc
3、eDependenceinTheParellelCompilationofProgrammableLogicControllerCandidate:WanZhenlongSupervisor:Prof.YanYiDecember,2012杭州电子科技大学硕士学位论文摘要可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)出现于19世纪70年代,它是从传统继电器控制系统发展而来,从第一台PLC由美国数字设备公司研制出来,到现在种类繁多的PLC,它们的功能和性能不断增强。市场上对高性能PLC的需求也越来越旺盛,但
4、是由于PLC体系架构的固有性质,要提高执行速度必须降低扫描周期,所以大部分PLC厂商会选择更高速度的CPU来突破这个瓶颈,但是更有效的办法是直接打破现有串行体系架构,采用完全并行化的执行方式,把梯形图程序转化成可以并发执行的VHDL程序是更好的选择。本文通过大量研究国内外PLC并行编译相关论文,提出把梯形图程序转化到VHDL程序的方法。首先,提出逻辑表达式作为梯形图程序转化到VHDL的中间语言,其中采用后序遍历算法和深度优先搜索算法生成表达式语句。其次,采用依赖分析算法生成VHDL运行时的并行时钟信息,并且提出资源依赖分析策略,通过控制依
5、赖、数据依赖、功能依赖逐层分解的依赖分析算法,在进一步提高执行速度的同时能对FPGA资源有一定优化。然后,以分时复用和二层状态机作为VHDL的执行架构,以依赖分析后的并行信息作为状态机转换的基础时钟,在每个时钟周期中有多个梯级被执行,它们之间没有依赖关系,有依赖关系的梯级在不同时钟周期执行。最后,以实现和分析自动售货机实例为验证手段,详细分析了从梯形图到VHDL每一步的执行过程,从而证明了本设计的正确性。对于梯形图到FPGA并行编译的相关研究还处于初级阶段,国内外有关论文还没有比较成熟的设计方案,在实际应用上更是寥寥无几,对此领域的研究具
6、有重要的前瞻性,对实际应用具有一定的指导意义。关键词:可编程逻辑控制器(PLC),梯形图,FPGA,VHDL,并行编译I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTProgrammablelogiccontroller(ProgrammableLogicController,PLC)beganin1970s,itwasevolvedfromthetraditionalrelaycontrolsystem.FromthefirstPLCs,developedbyU.S.DigitalEquipmentCorporation,toawider
7、angeofPLCsinnowadays,thefunctionalityandperformanceofPLCshasbeengrowing.Demandofthemarketforhigh-performancePLChasincreasinglybecomestrong,butduetotheinherentnatureofthePLCarchitecture,theonlywaytoimproveexecutionspeedmustbereducedscancycle,somostofPLCmanufacturerswillcho
8、oseahigherCPUspeedtobreakthroughthisbottleneck.Amoreeffectiveapproachistodirectlybreaktheexistin
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