基于FPGA的工業實時通信模塊分析

黃昊

摘 要：在傳統工業實時通信模塊的設計中，采用的多是PLC編程的方式，以CAN總線作為擴展總線，其通信速率無法滿足工業現場大型應用場合的需求，影響了信息的有效穿在。對于這種情況，本文提出了一種基于FPGA的工業實時以太網通信模塊，立足標準以太網，通過定時器實現PLC主從站之間通信的周期性，可以顯著提升通信速率。

關鍵詞：FPGA；工業實時通信模塊；設計

中圖分類號：TP202 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0066-02

1 概 述

在當前的技術條件下，PLC內部通信采用的多是分層結構，將通信分為不同插箱之間的通信以及插箱內部各個模塊之間的通信，而傳統PLC采用的是單層通信模式，在不同插箱之間利用CAN總線實現串聯通信，不僅通信距離短，而且通信的速率不高，通常僅能達到500 Kbps，在這種情況下，系統掃描一個模件所需的時間約為1.6 ms，信息傳輸存在著很大的滯后性。如果利用通訊速率100 Mbps的工業實時以太網，在同等條件下，完成所有模件掃描的時間也僅需0.8 ms，通信速率得到了極大的提升。因此，針對當前CAN總線通信效率低下的問題，可以結合FPGA技術，將其升級為工業實時以太網，在提升通信速率的同時，滿足工業現場的各種復雜需求。

2 基于FPGA的工業實時通信模塊設計

FPGA，全稱Field Programmable Gate Array，即現場可編程邏輯門陣列，屬于一種比較特殊的半導體，在其中含有可以根據用戶需求進行編輯的元件，其在程序編輯方面具有設計周期短，便捷方便，修改簡單等特點。在實際應用中，FPGA相比較ASIC（專用集成短路）的響應速度要慢，實現同樣的功能也需要更大的面積，不過其同樣具有非常顯著的優勢，如能夠實現快速成品，成本更加低廉，可以對程序中存在的錯誤進行改正等。……