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SERCOS(Serial Real-time Communication Specification,串行实时通讯协议)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数据通讯的协议标准,1995年被国际电工委员会批准为国际标准。
我国全国工业机械电气系统标准化技术委员会制定了SERCOS国家标准IEC61491相对应的国际标准《GB/T18473-2001工业机械电气设备控制与驱动装置间实时串行通讯数据链路》,由国家质量监督检验检疫总局于2001年10月24日发布,2002年4月1日开始执行。
自从进入21世纪,电子技术的最新发展之一就是SOPC(System OnProgrammable Chip,可编程片上系统)思想的实现。SOPC技术不是SOC(SystemOn Chip,片上系统)技术的简单延伸,而是一种技术路线的替代,这种替代必然导致对以往技术体系研究平台的重大变革。SOPC是SOC发展的新阶段,代表了当今电子设计的发展方向。
本课题采用基于FPGA的SOPC技术,利用Verilog HDL语言编写SERCOS协议IP(拥有自主知识产权)核,利用QuartusⅡ和SOPc Builder,对NiosⅡ及其外围系统进行构建,使该嵌入式系统在硬件结构、功能特点、资源占用等方面全面满足用户系统设计的要求。同时也为今后采用基于FPGA,的SOPC技术对中、高端伺服数字控制系统的开发,开放式数控系统控制器的设计与研发打下坚实的基础。
另外本项目利用Verilog HDI,语言编写的SERCOS IP软核打破了以往传统定制芯片的局限,可以根据实际项目的需求对协议功能进行扩充,裁减、升级留有很大的空间,设计灵活。在本课题IP核的设计过程中,充分利用了状态机的方法对复杂数字逻辑系统进行了控制,通过实践,得出了复杂数字逻辑控制系统利用非计算机(状态机)控制要优于利用计算机的程序控制的结论。同时,用硬件描述语言Verilog HDL的程序设计硬件的好处在于易于理解、易于维护,调试电路速度快的特点,并且具有很好的安全性,知识产权掌握在自己手里,而且IP核可以复用,其经济价值是显而易见的。
掌握这种新的设计方法,逐步缩小我国与美国等先进工业发达国家在复杂数字电路及系统设计水平差距有十分重要的意义。