基于fpga的profibus-dp从站设计

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1、浙江大学信息学院硕士学位论文基于FPGA的PROFIBUS-DP从站设计姓名：石晓亮申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：黄文君20080501浙江入学硕十学位论文基于FPGA的PROFIBUS—DP从站设计摘要现场总线是自动化技术的研究热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。PROFIBUS作为全球最具影响力的现场总线，其技术已经发展到了全面成熟的阶段，PROFIBUS标准中涵盖了各种需求的子集规约，包括PROFIBUS．DP，PROFIBUS．FMS和PROFIBUS—PA等。截至到目前，PROFIBUS．DP的应用占整个PRO

2、FIBUS应用的80％，代表了PROFIBUS的技术精华和特点。PROFIBUS—DP在国内工业自动化界应用广泛，但其应用方式基本以购买国外自动化设备厂商的PROFIBUS—DP通信芯片，再配以外部微控制器的应用方式为主，基本不涉及PROFIBUS．DP通信芯片本身的设计开发，这就限制了我国工业自动化界对PROFIBUS．DP协议的理解，难以掌握PROFIBUS．DP核心技术。针对这一现象，通过认真分析PROFIBUS．DP总线协议，本文设计并完成了一种通过FPGA器件，采用硬件描述语言VerilogHDL实现PROFIBUS．DP从站协议功能的方

3、案。该方案涵盖了PROFIBUS．DP从站硬件和逻辑软件设计，其中硬件设计包括了FPGA、MSC51芯片的外围电路设计，从站物理层接口硬件设计和微控制器接口硬件设计；逻辑软件设计则包括了从站物理层UART模块设计，数据链路层协议解析模块设计和外部微控制器接口模块设计。最后对完成的整个软硬件系统进行了PROFIBUS．DP协议一致性测试，包括从站硬件基本性能查证、PROFIBUS．DP总线传输要求、功能测试和与PROFIBUS．DP协议标准的一致性。【关键词】现场总线，PROFIBUS．DP，从站，FPGA，一致性测试浙江大学硕+学位论文基于FPGA

4、的PROFIBUS—DP从站设计AbstractFieldbusControlSystemisahotspotincurrentautomationtechnologyfield，anditiSalsocalledalocalareanetworkinautomationfield．Asthemostinfluentialfieldbusintheworld，PROFIBUShassteppedintoamaturetechnologystage．ThestandardofPROFIBUScontainsafewsubsets，includingP

5、ROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMSandPROFIBUS-PA．3311now,theimplementofPROFIBUS．DPhastaken80％ofthewholePROFIBUS’Sapplication，anditstandsfortheeliteofPROFlBUS．TherearemanyapplicationsofPROFIBUS-DPindomesticindustrialautomationfield，butthewayofapplicationmostlyrelaysontheabroadcompanys’Sco

6、mmunicationchipofPROFIBUS-DPandexternmicrocontroller．OurdomesticautomationcompanysrarelyconcernthedesignofPROFIBUS·DPchip．Soit’ShardforUStomasterthecoreofPROFIBUS·-DPprotocolandcomprehendPROFIBUS-·DPtechnology．Inallusiontothisproblem，aFPGA-basedhardwarelogicaldesignmethodforPR

7、OFIBUS-DPslavestationwasproposedandtested．Thewholestructureofthesystemandth．efunctionsofFPGAweredetailed．ThedesigncontainedPROFIBUS·DPslavestation’Shardware(includesthecircuitdesignofFPGAandMSC51，hardwaredesignofPhysical1．ayeandBusInterface)，softwaresuch弱PhysicalLayer,DataLink

8、Layer(includessettingtheaddressofslavestation,parameterevalua