基于FPGA的从设备VME总线接口设计.pdf

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1、现场总线《自动化技术与应用》2016年第35卷第1期FieldBusandNetworks基于FPGA的从设备VME总线接口设计★万勇利．魏凯，韩记晓，陈兴林(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：VME总线因其实时性强、可靠性高等特点，使得其在工业控制中得到了广泛的应用。由于FPGA采用硬件并行进行逻辑运算，使其具有很高的运行效率。再加上它丰富的I／O口和简易的编程语言等特点，在工控领域应用十分广泛。使用VME总线接口芯片进行设计，会使得系统复杂、灵活性低，而且有时不能满足复杂的控制要求。本文介绍一种利用FPGA实现VME总线通信协议的方法。利用FPGA的灵活性和稳

2、定性，实现从设备的VME总线接口设计。关键词：VME；总线协议；FPGA；从设备；接口中图分类号：TP273+．3文献标志码：A文章编号：1003—7241(2016)0卜0l11-05DesignOfVMEBusInterfaceoftheSlaveBasedOnFPGAWANYong-li，WEIKai，HANJi-xiao，CHENXing-lin(SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001China)Abstract：TheVMEbusiswidelyusedinindustrialcontrolb

3、ecauseofitsreal-timeandhighreliability．FPGAhashighoperatingeficiencybecauseitnlnsinparalleltofinishlogicaloperation．CoupledwithitsrichI／Oportsandeasyprogramminglanguage，FPGAiswidelyappliedintheindustrialfield．UsingthespecialchipdesignedforVMEbusmakesthesystemcomplexandhas~wflexibility．Besides，so

4、metimesitmaynotmeetthecomplexcontrolrequirements．ThispaperdescribesamethodtoachievecommunicationprotocolofVMEbusbyusingFPGA．BasedonFPGA'sfeatureofflexibilityandstability,thedesignofslave’SinterfaceVMEbusisrealized．Keywords：VME；busprotocol；FPGA；slave；interface1引言I／0端口，可以满足用户的多种需求。其配有21个插VME总线是一种通

5、用的计算机总线，结合了卡插槽和多个背板更是满足了复杂控制现场的需求。Motorola公司Versa总线的电气标准和在欧洲建立的FPGA也称现场可编程门阵列，它有很强的逻辑综Eurocard标准的机械形状因子，是一种开放式架构。经合能力，具有丰富的接口，可以满足绝大部分的逻辑设过多年的改造优化，VME系统越来越完善，在国内外工计。由于其采用并行运算，使得它有很高的运算速度，业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域可以满足对信息处理速度要求高的场合。由于其可无限得到了广泛的应用。次编程且可以根据控制要求灵活的进行设计，大大降低VME采用异步数据传输机制，有多个总线周期，了硬件设计的

6、时间和难度。地址宽度是16、24、32、40或64位，数据线路的宽度目前，控制系统越是复杂，所需要的传感器装置就是8、l6、24、32、64位，系统可以进行动态的选择。越多，如果对应每一路传感器都要有相应的硬件芯片集由于其异步数据传输机制，它只受制于信号交换协议，成，控制卡电路会十分复杂，而且电路之间的干扰也将而不依赖于系统时钟。此外，VME总线允许用户自定义很大。在我国当前的控制系统设计中，我们应用FPGA来作为各路传感器的接收端，在FPGA里设计相应传感器接口逻辑，从而使得控制卡的集成度大大提高，灵活·基金项目：国家极大规模集成电路制造装备与成套工艺的国家重大科技专项(编号2009

7、ZX02207)性大大改善。再利用DSP高效数据处理能力，两者相互收稿日期：2015-01-20自动化技术与应用》2016年第35卷第1期现场总线FieldBusandNetworks配合，优势互补，使得控制系统设计更加可靠、高效。或者哪些字节地址单元。通过设置相应的位的高低电在某些可靠性要求较高的场合，VME总线接口芯片平，可以设置数据传输时字节的存取方式，常见的有可能不能保证其可靠性。而且有时控制逻辑复杂，利用单字节传输、双字节传输和四字节