基于FPGA的SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器的設(shè)計的開題報告

基于FPGA的SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器的設(shè)計的開題報告一、選題背景隨著工業(yè)自動化和信息化應(yīng)用的持續(xù)深入，工控領(lǐng)域的自動化設(shè)備數(shù)量及規(guī)模越來越大，設(shè)備之間互聯(lián)的通信需求也相應(yīng)地增加。此外，生產(chǎn)效率、質(zhì)量對自動化度的要求也不斷提高，因此數(shù)據(jù)傳輸要求更加可靠、高效，并需要支持不斷變化的應(yīng)用需求。SERCOS-Ⅱ總線是符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61784和IEC61800的高性能、可靠和可擴展的數(shù)字化通信總線。由于SERCOS-Ⅱ總線的實時控制性能及通信速度優(yōu)越，所以在眾多工控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如機床、紡織機械、包裝機械等行業(yè)。FPGA技術(shù)由于具有靈活性高、時序可控性好、重構(gòu)高等優(yōu)點，已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其在SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器設(shè)計中也具有非常顯著的優(yōu)勢。通過采用FPGA技術(shù)，能夠在較短時間內(nèi)完成對總線的實現(xiàn)，可快速適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。二、主要研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)本文主要研究基于FPGA的SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器設(shè)計和實現(xiàn)，研究內(nèi)容包括：1.SERCOS-Ⅱ總線傳輸協(xié)議：對SERCOS-Ⅱ總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層進行研究，明確總線傳輸規(guī)則及幀結(jié)構(gòu)等協(xié)議內(nèi)容。2.總線控制器設(shè)計：設(shè)計SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器，實現(xiàn)總線控制、數(shù)據(jù)傳輸、錯誤檢測等功能。3.硬件實現(xiàn)：借助Xilinx公司的開發(fā)工具，將總線控制器設(shè)計轉(zhuǎn)換成FPGA可實現(xiàn)的硬件電路，完成系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)。4.軟件設(shè)計：編寫系統(tǒng)驅(qū)動程序，實現(xiàn)對總線控制器的控制以及與主控制器的數(shù)據(jù)交互等應(yīng)用功能。論文結(jié)構(gòu)分為五個部分：第一部分：引言。介紹選題的背景和意義，概括了研究內(nèi)容和主要貢獻。第二部分：SERCOS-Ⅱ總線通信協(xié)議。詳細介紹SERCOS-Ⅱ總線的通信協(xié)議，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及應(yīng)用層。第三部分：總線控制器設(shè)計。詳細分析總線控制器的功能需求，細化設(shè)計，提出相應(yīng)的硬件電路設(shè)計方案。第四部分：硬件實現(xiàn)。采用FPGA實現(xiàn)總線控制器，介紹硬件的資源分別情況，系統(tǒng)運行時的動態(tài)波形圖等。第五部分：總結(jié)與展望?？偨Y(jié)論文的研究內(nèi)容和貢獻，對后續(xù)研究工作進行展望。三、預(yù)期研究成果1.理論上：本研究可為基于FPGA的SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器設(shè)計提供指導(dǎo)和參考，提高從站控制器的實現(xiàn)效率和可靠性。2.實際應(yīng)用上：通過實現(xiàn)SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器，實現(xiàn)從站設(shè)備和主站設(shè)備之間的高效、可靠的通信，提高工控領(lǐng)域的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。四、研究方法和步驟1.文獻調(diào)研：全面了解SERCOS-Ⅱ總線的相關(guān)研究及應(yīng)用情況，為總線控制器設(shè)計提供有益的參考。2.總線協(xié)議分析：詳細學(xué)習(xí)SERCOS-Ⅱ總線的通信協(xié)議，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層以及應(yīng)用層。3.系統(tǒng)需求分析：對SERCOS-Ⅱ總線從站協(xié)議控制器的實現(xiàn)功能進行詳細的設(shè)計和分析，包括總線控制、數(shù)據(jù)傳輸、錯誤檢測等功能。4.硬件電路設(shè)計：基于理論分析和需求分析，提出相應(yīng)的硬件電路設(shè)計方案。5.FPGA實現(xiàn)：利用Xilinx公司的開發(fā)工具，將總線控制器設(shè)計轉(zhuǎn)換成硬件電路，并驗證正常運行。6.軟件驅(qū)動開發(fā)：編寫系統(tǒng)驅(qū)動程序，實現(xiàn)對總線控制器的控制以及與主控制器的數(shù)據(jù)交互等應(yīng)用功能。五、參考文獻[1]徐志斌,劉軍,王東.基于FPGA的SERCOS-II從站設(shè)備構(gòu)建[J].電子科技,2014(4):65-68.[2]張靜,梅一聰,王緒華.SERCOS總線技術(shù)[J].機械設(shè)計與研究,2008(2):21-23.[3]王應(yīng)華,王麗麗,裴銳銳.基于S3C2410處理器的SERCOS從站系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2008,01:79-80.[4]徐建勛,王洪才,王治平.基于FPGA的SERCOS-II控制器設(shè)計與實現(xiàn)[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全工程,2008(4)