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1、基于SOPC技术的嵌入式PLC虚拟机设计计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign2010,31(20)4361?嵌入式系统工程?基于SOPC技术的嵌入式PLC虚拟机设计王盛长,林浒,陶耀东(1.中国科学院研究生院,北京100049;2.中国科学院沈阳计算技术研究所,辽宁沈阳l10171)摘要:设计了一种新型的基于可编程片上系统(SOPC)技术的嵌入式可编程逻辑控制器.介绍了嵌入式PLC的总体结构,并且对核心部分PLC虚拟机的实现分别从硬件和软件两个方面进行了详细阐述,其中运用NiosII软核作为处理器,pC/OS—
2、II实时操作系统作为虚拟机运行平台,实现了逻辑控制器的实时控制功能.系统以现场可编程门阵列(fieldprogrammablegataarray,FPGA)为平台开发的逻辑控制器简化了平台硬件结构,具有开放,使用方便,可自定义外设和本身结构紧凑等特点,可以灵活的实现定制应用.关键词:可编程片上系统;/aC/OS—II;现场可编程门阵列;嵌入式PLC;虚拟机中图法分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1000—7024(2OLO)20—4361—04DesignofembeddedPLCvirtualcomputerbasedonSOPCWANG
3、Sheng—chang,LINHu,TAOYao—dong,(1.GraduateUniversity,ChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China;2.ShenyangInstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110171,China)Abstract:Anewembeddedprogrammablelogicalcontrollerbasedonsystemonprogrammablechip(soPc)isdes
4、igned.TheoverallstructureaswellasthehardwareandsoftwaredetailsofthenucleusoftheembeddedPLCisintroduced.ThevirtualcomputerrealizedthePLCcontrolfunctionwithreal??timeperfectlybyutilizingNiosIIsoft?-nucleusasprocessorandlaC/OS??IIrealtimeoperatingsystemasvirtualmachineplatform.T
5、helogiccontrollerinthesystemsimplifiedtheplatformhardwareconfigurationbyFPGA(fieldprogra-mmablegataarray).Thesystemhasasmallandopenstructureconnectedwithitsownexternaldevicestomaketheutilizationmorecon—venient.Therefore,thisembeddedPLCCallachieveatcustomapplicationflexibly.Ke
6、ywords:SOPC;pC/OS—II;FPGA;embeddedPLC;virtualcomputer0引言随着工业技术的发展,嵌入式可编程逻辑控制器越来越多的应用到了工业控制领域.在过去,逻辑控制器系统的开发多基于ASIC设计的硬件平台,而近年来出现的可编程片上系统(S0Pc)解决方案得到了业界广泛的重视并迅速发展.SOPC不仅仅使PCB设计更为简单,而且设计更灵活,开发更高效.它的特点在于其可编程性,即利用现场可编程门阵列(fieldprogrammablegataarray,FPGA)器件的可编程性进行SOC(systemonchip)
7、设计.因此,在未来的嵌入式系统设计中会产生更多的用在SOC平台上的通用和自定义组件,这些组件接口芯片都可以在同一片FPGA中实现.例如,使用SOPCBuilder为每一个元件提供一个向导,利用该向导很容易定制元件功能,且通过该向导能够非常方便地在一个设计中加入NiosII软核处理器,外设接口等.为了将微处理器核,外围设备,存储器和其它IP核相互连接起来,SOPCBuilder能够自动生成片上总线和总线仲裁器等所需的逻辑.由于能够自动完成之前易于出错的工作,SOPCBuilder可以节约几周甚至几个月的开发时间.SOPCBuilder在一个工具中实
8、现了嵌入式系统各个方面的开发,包括软件的设计和验证,为充分利用SOPC技术提高电子系统的性能以及降低成本提供了强有力的支持.逻辑控制器作
