基于FPGA的M-Ⅲ智能从站接口卡的设计与实现.pdf

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1、第12期组合机床与自动化加工技术NO．122011年12月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueDec．2011文章编号：1001—2265(2011)12—0040—04基于FPGA的M—III智能从站接口卡的设计与实现何方，徐秀敏一，王志成，邢家茂，(1．中国科学院研究生院，北京100039；2．中国科学院沈阳计算技术研究所沈阳高精数控技术有限公司，沈阳110172)摘要：伴随着现场总线系统的分布式控制发展，对从站的智能性提出了新的要求。FPGA具有丰富的逻辑资源和较强的适用性，适合用来

2、进行MECHATROLINK．III(简称M—III)总线智能从站接口卡的设计开发。在分析M．III从站的特性和需求的基础上，应用软硬件协同设计的理论，以EP3C5FPGA作为核心控制器件设计了从站接口卡，并进行了从站软件开发。该从站接口卡已经在实际工程项目中应用，实践证明该智能接口卡具有较强的自主性，可较好的实现从站的功能，在从站类型变化时只需重新配置FPGA即可，具有一定的可重用性。关键词：FPGA；MECHATROLINK—Ill；从站；接口卡中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ADesignandImplementofIntelligen

3、tInterfaceBoardofM-IIISlaveStationBasedonFPGAHEFang，XUXiu—rain，WANGZhi．cheng，XINGJia—mao'(1．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China；2．NationalEngineeringResearchCenterForHigh—EndCNC，ShenyangInstituteofComputingTechnology，CAS，Shenyang110172，China)Abstract

4、：Thedistributedcontroloffieldbussystemrequirestheslavestationtobeintelligence．FPGAhasrichlogicresourcesandstrongapplicability，whichissuitablefordesigningandrealizingM—IIlbusslavestationwithintelligence．OntheanalysisofMECHATROLINK—IIIcharacteristicsanddemandsfromtheslavestation，a

5、nintelligentslavestationwasdevelopedusingEP3C5asthecorecontroldeviceoftheslavestationandotherprotocolrealizingchips．Actualapplicationshowsthattheintelligentinter—facecardhasstrongautonomy，andhascertainreusabilityfromreconfiguringtheFPGAwhenthetypeoftheslavestationischanged．Keywo

6、rds：FPGA；MECHATROLINK—III；SlaveStation；InterfaceCard航天航空等诸多领域中。0引言M—III总线是应用于高速运动控制的现场总线，现场可编程逻辑门阵列(FPGA)是PAL、GAL、可连接的从站有伺服驱动器、变频器、I／O设备等。EPLD等可编程器件进一步发展的产物，内部具有独随着运动控制功能分散化的需求，要求总线连接的立的输入输出模块(1OB)和可配置逻辑模块(CLB)从站具有一定的智能性，配置有从站自己的控制单和内部连线，特别适用于复杂逻辑的设计⋯。FPGA元，能自主进行数据的初步处理，以增强主站的处理

7、的出现解决了定制电路的不足，又克服了原有可编能力和总线的控制性能。开发具有自主性的智能从程器件门电路数有限的缺点，是ASIC电路中开发成站对将M—III总线更好地应用于运动控制领域具有本最低、风险最小、设计周期最短的器件之一，适合重要意义，高性能FPGA器件的应用为智能从站的开应用于小批量系统的开发。近年来，FPGA发展迅发提供了一种便捷高效的开发模式。速，已广泛应用到通信、数据处理、工业控制、军事及收稿日期：2011—04—15；修回日期：2011—04—29基金项目：国家重点基础研究发展计划资助(973项目，2011CB302400)作者简介：何方

8、(1971一)，男，沈阳人，中国科学院沈阳计算技术研究所沈阳高精数控技术有限公司研究员，研究方