FPGA在PC-104系统IO设备扩展中的应用.pdf

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1、·50·工业仪表与自动化装置2013年第2期FPGA在PC一104系统I／o设备扩展中的应用周鹏，和卫星，匡敏驰，朱纪洪(1．江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013；2．清华大学计算机系，北京100084)摘要：PC一104作为系统的核心单元，不仅需要处理大量I／O设备的数据，而且必须确保系统具备良好的实时性。使用FPGA作为协处理器连接各功能模块和PC一104，可分担PC一104的部分工作，从而保证系统的实时性。FPGA作为连接上下的桥梁，担负着数据采集、数据交换等承上启下的工作。该文

2、针对FPGA与PC一104间的数据交换，提出一种根据PC104总线数据传输时序的特性而设计的方案。在搭建的硬件平台上实现了两者间的数据交换，测试结果验证了该方案的可行性。关键词：PC一104；PC104总线；FPGA中图分类号：TP23文献标志码：A文章编号：1000—0682(2013)02—0050—04ApplicationofFPGAontheextensionofL／0deviceofPC．．104systemZHOUPeng，HEWeixing，KUANGMinchi，ZHUJiho

3、ng(1．SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsttUniversity，如uZhenjiang212013，China；2．DepartmentofComputer，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Asthecoremoduleofthesystem，PC一104hastodealwithalargeamountofdatafromotherI／Odevicesande

4、nsuresthesystem’Sgoodreal—timeperformance．UsingFPGAascoprocessortoconnecteachfunctionmodulesandthePC一104，cansharepartofworkofthePC一104，therebyensu-ringthereal—timequalityofthesystem．AsabridgebetweenfunctionmodulesandPC一104，FPGAisresponsiblefordataacq

5、uisition，dataexchangeandotherconnectingwork．AimingatthedataexchangebetweenFPGAandPC一104，thispaperintroducesascheme，whichisdesignedaccordingtothecharac—teristicsofthePC一104busdatatransmissiontiming．Thetestresultaboutdataexchangeinthehardwareplatformpr

6、ovesthefeasibilityofthisscheme．Keywords：PC一104，PC104bus，FPGA为系统信息的汇集点与各子模块间存在大量的数据0引言交互，因此上位机与各子模块间的通信速率直接决使用嵌入式计算机作为机车的核心控制系统已定着系统的实时性J。另外，上位机的总线与各子经成为一种必然趋势。相较传统的控制系统，嵌入模块的总线各不相同。不同总线的信号线功能定式计算机控制系统具有更强的通用性、灵活性、可义、逻辑定义和时序关系都不一致。因此需要设靠性。计上位机与子模块之间的通

7、信接口。在嵌入式计算机系统的设计中，子模块通常使总线通信接口的设计通常有几种方案：1)采用用单片机、DSP等采集各种信号并对采集的数据做双口RAM方式；2)使用传统门电路实现；3)由预处理。子模块所测量的信息经必要的实时处理CPLD或FPGA实现。其中双口RAM方式在解后，最终都需要传送到上位计算机进行综合处理，从决访问冲突问题时，处理方法不够灵活，而且成本较而实现复杂的诊断、管理、显示功能。上位机作高。采用传统门电路实现通信接口较为复杂，电路的调整、调试繁琐，故该方式适用于简单的系统中。收稿日

8、期：2012—10—29作者简介：周鹏(1983)男，江苏泰州人，硕士，主要从事嵌入式CPLD或FPGA的实现方式无论从通信的速率还是系统方面的研究。实现的灵活性、简便性来看都是实现该通信接口的2013年第2期工业仪表与自动化装置·51·理想选择。这种方式可以根据不同应用场合及所选且在BALE的下降沿锁定。通过读或写命令使信号择总线数据传输时序的特性，发挥CPLD或FPGA保持有效。这些信号通常由系统微处理器或DMA设计灵活性的特点，量身定制出经济、高效的相关通控制器驱动，但也可以由PC104扩