探索串行现场总线协议的设计与fpga实现

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1、分类号TP2密级UDC学位论文串行现场总线协议的设计与FPGA实现（题名和副题名）张华（作者姓名）指导教师姓名王冰峰副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2007.4论文答辩日期2007.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2007年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号Ⅰ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

2、研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：2007年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：2

3、007年月日摘要摘要串行现场总线技术是数控系统的发展趋势，国内目前在这一领域缺乏自主知识产权的标准和协议，这使得要想提高国产数控系统的档次必须要依赖于国外的标准和技术，这显然是非常不利的。本项目就是针对串行现场总线这一国内空白技术领域的探索。虽然在串行现场总线这一技术领域还缺乏经验，但有益的尝试还是可以增加我们在这些方面的理解和积累。我们进行的串行总线技术的开发就是针对国产化的数控系统来进行，目的是实现将现有的模拟信号的传输方式提升为数字信号的通信方式，使得国产数控系统的开放性和通用性大大提高。本文讨论的高速串行通信协议用于数控

4、系统的底层设备（伺服驱动器和IO模块）与控制器之间的通信。在数控系统实际工作时，控制器要周期性的将控制数据传送到各个底层设备，同时底层设备也要将底层的参数及时的反馈到控制器。控制器刷新数据周期一般要求在毫秒的级别，而且各个底层设备之间的同步误差应该在微秒的范围内。根据这种情况，本项目所开发的串行通信协议就应该具备高实时性、高可靠性以及同步误差小的特点。本文介绍了一种串行总线的设计工作。要实现一个完整的串行总线的设计，首先需要制定出该总线的协议标准，该标准既要满足本系统的需求，同时也要能够兼容本领域其他的系统，这样的协议才能够满足

5、实际的应用；其次，在制定的协议的基础上，要选用合适的平台完成协议的实现，本项目是采用FPGA作为开发平台，整个总线协议的实现，除了应用层外都是在FPGA中设计完成。在文章中详细讲述了协议的结构和原理，并对协议在FPGA上面的实现模块进行了详细的描述，并给出了这些模块的功能仿真结果以及实际测试的情况。本设计所有模块的源代码和测试文本都是采用Verilog语言进行开发，这样所设计的模块具有很强的可移植性，可以兼容各个厂家的可编程器件。关键词：串行现场总线物理层FPGAIAbstractAbstractThetechnologyofs

6、erialfieldbusistrendofnumericalcontrolsystem.Inthisfield,thereisalackofthestandardandtheagreementofindependentpropertyright,thisresultintheenhancementofthedomesticnumericalcontrolsystemhavetorelyontheoverseasstandardandthetechnology,itisobviouslyextremelybadtonationa

7、lcorporations.Thisprojectisaimsatexplorationofthedomainoftheserialfieldbuswhichistheblankareaindomestically.Althoughthereisalackoftheexperiencesinthisdomainoftheserialfieldbus,itisbenefittousfortheunderstandingandtheaccumulationbytherewardingexperimentinthisfield.The

8、explorationofserialfieldbusisaimatthedomesticnumericalcontrolsystem,thepurposeofthisprojectisachievetheimprovementofcommunicationsm