基于sopc技术的嵌入式plc虚拟机设计new

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1、万方数据计算机工程与设计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n，林浒2，陶耀东u(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110171)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．II实时

2、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；pC／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(2010)20-4361．04DesignofembeddedPLCvirtualcomputerbasedonSOPC

3、WANGSheng-changm，LINHu2，TAOYao-don91’2(1．GraduateUniversity,ChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；2．ShenyangInstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences，Shenyang10171，China)Abstract：AnewembeddedprogrammablelcIgicalcontrollerbasedonsystemonprogrammab

4、lechip(SOPC)isdesigned．TheoverallstructureaswellasthehardwareandsoftwaredetailsofthenucleusoftheembeddedPLCisintroduced．ThevirtualcomputerrealizedthePLCcontrolfunctionwithreal·-timeperfectlybyutilizingNiosIIsoft-nucleusasprocessorandlaC／OS·-IIrealtimeoperatingsystema

5、svirtualmachineplatform．TheiooccontrollerinthesystemsimplifiedtheplatformhardwareconfigurationbyFPGA(fieldprogra-namablegataarray)．Thesystemhasasmallandopenstructureconnectedwithitsownexternaldevicestomaketheutilizationmorecon—venient．Therefo他．thisembeddedPLCcanachie

6、veatcustomapplicationflexibly．Keywords：SOPC；laC／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(SOPC)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(fieldprogrammabl

7、egataarray，FPGA)器件的可编程性进行SOC(systemonchip)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，这砦组件接口芯片都可以在同一片FPGA中实现Ⅲ。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m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

8、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。逻辑控制器作为数控系统中控制I／O端