基于FPGA的SERCOS-Ⅱ总线从站协议控制器的设计

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SERCOS(Serial Real-time Communieation Specification,串行实时通讯协议)是一种专门用于在工业机械电气设备的控制单元与数字伺服装置之间实现串行实时通讯的协议标准。它全面而严格地定义了物理层、数据链路层以及数据交换的报文结构等内容,并给出了大量数据结构和过程命令,可用于操作控制单元、伺服装置及相关机械设备。SERCOS总线作为数字伺服和传动数据通信的唯一国际标准,已经成为未来发展趋势之一。   总线专用芯片是现场总线技术的应用基础,也是现场总线核心技术的物化体现形式。目前,世界上总线控制器主要由美国、日本和德国所生产,我国目前应用的各种总线协议和总线控制器几乎全部依赖进口。国内各大数控设备生产商对SERCOS总线的研究,尤其是对数字伺服控制系统中SERCOS总线控制器的设计开发,还没有得到突破性进展,与之相关的产品均被国外厂家所垄断。从长远发展来看,制定我国自己的总线协议和现场总线系统及芯片的研发对于提高我国制造业总体水平有着重要的意义。   本论文在对现有SERCOS-Ⅰ-Ⅲ总线控制器的构成详细的分析的基础上,构建了基于FPGA的SERCOS-Ⅱ总线从站协议控制器总体框架,采用Xilinx公司公司Spartan-3系列现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array)为核心器件,提出了基于FPGA的SERCOS-Ⅱ从站协议控制器总体设计方案,设计了SERCOS-Ⅱ从站协议控制器的数据链路层软核,利用已有的MC8051 IP软核,编写完成了SERCOS-Ⅱ的应用层协议,从而构成了一个完整的SERCOS-Ⅱ从站协议控制器。经过实际测试,本协议控制器可以完成与SERCOS主站的链路通讯,有一定的参考和实用价值。
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