面向运动控制的实时以太网研究与开发

《面向运动控制的实时以太网研究与开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中图分类号：TP211.5TH164论文编号：102870512-S121学科分类号：080202硕士学位论文面向运动控制的实时以太网研究与开发研究生姓名杨茂学科、专业机械电子工程研究方向机电控制及自动化指导教师游有鹏教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一二年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchandDevelopmentoftheRealTimeEthernetForMot

2、ionControlAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyYangmaoAdvisedbyProf.YouYoupengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2012承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和

3、集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要网络型运动控制系统具有开放性好、成本低廉、布线简单、维护便捷等优势，近年来得到越来越广泛的研究与应用。标准以太网技术具有通信速度快、协议统一、应用广泛等特点，适合作为网络型运动控制系统的通讯媒介，然而其CSMA/CD通讯机制而引起数据传输的不确定性，无法直接应用于运动控制领域。基于对标

4、准以太网的修改而产生的实时以太网技术可以满足不同运动控制场合下对可靠性与实时性的要求。本文通过研究实时以太网的改造方法，提出一款基于修改标准以太网MAC层协议的面向运动控制领域的实时以太网。围绕面向运动控制的实时以太网MAC层研究与开发，本文完成的主要研究工作和成果如下：首先，提出基于实时以太网的运动控制系统整体架构设计，规划实时以太网的通讯协议与从站同步机制。其次，规划了实时以太网MAC层专用通讯芯片设计规范，采用模块化设计方法，设计并实现了基于FPGA芯片的MAC层专用通讯芯片。分别采用DSP与FPGA两种平台，开展了实时以太网MAC层专用芯片的应用研究，并通过在F

5、PGA控制器内加入运动控制模块设计出一种基于FPGA的从站运动控制芯片。最后，设计并制作了专用通讯芯片开发电路板，搭建实时以太网测试平台，通过采集实时通讯数据对网络的可靠性、实时性和同步性进行了测试分析。测试结果表明本文研究设计的实时以太网协议及MAC层专用芯片可以满足预期的网络型运动控制需求。关键词：运动控制,实时以太网,以太网MAC层,FPGA,芯片设计I面向运动控制的实时以太网研究与开发ABSTRACTThemotioncontrolsystembasedonnetworkhasthesuperioritiessuchasgoodopenperformance,l

6、owcost,simplewiring,easymaintenanceandsoon,ithasbeenresearchedandappliedmoreandmorewidelyinrecentyears.StandardEthernethasthefeaturesoffastcommunicationspeed,uniformprotocol,widerangeofapplicationandsoon,soitissuitableforbeingthecommunicationmediaofmotioncontrolsystemwhichisbasedonnetwor

7、k.However,standardEthernetcannotbeusedintheareaofmotioncontroldirectlybecauseoftheuncertaintyindatacommunicationcausedbythecommunicationmechanismofCSMA/CD.Thereal-timeEthernettechnologywhichisbasedonthemodificationofthestandardEthernetcanmeettherequirementaboutreliability