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1、現(xiàn)場總線《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2016年第35卷第1期FieldBusandNetworks基于FPGA的從設(shè)備VME總線接口設(shè)計(jì)★萬勇利．魏凱，韓記曉，陳興林(哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)摘要：VME總線因其實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，使得其在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。由于FPGA采用硬件并行進(jìn)行邏輯運(yùn)算，使其具有很高的運(yùn)行效率。再加上它豐富的I／O口和簡易的編程語言等特點(diǎn)，在工控領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。使用VME總線接口芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)使得系統(tǒng)復(fù)雜、靈活性低，而且有時(shí)不能滿足復(fù)雜的控制要求。本文介紹一種利用FPGA實(shí)現(xiàn)VME總線通信協(xié)議的方法。利用FPGA的靈活性和穩(wěn)
2、定性，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備的VME總線接口設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：VME；總線協(xié)議；FPGA；從設(shè)備；接口中圖分類號：TP273+．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1003—7241(2016)0卜0l11-05DesignOfVMEBusInterfaceoftheSlaveBasedOnFPGAWANYong-li，WEIKai，HANJi-xiao，CHENXing-lin(SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001China)Abstract：TheVMEbusiswidelyusedinindustrialcontrolb
3、ecauseofitsreal-timeandhighreliability．FPGAhashighoperatingeficiencybecauseitnlnsinparalleltofinishlogicaloperation．CoupledwithitsrichI／Oportsandeasyprogramminglanguage，F(xiàn)PGAiswidelyappliedintheindustrialfield．UsingthespecialchipdesignedforVMEbusmakesthesystemcomplexandhas~wflexibility．Besides，so
4、metimesitmaynotmeetthecomplexcontrolrequirements．ThispaperdescribesamethodtoachievecommunicationprotocolofVMEbusbyusingFPGA．BasedonFPGA'sfeatureofflexibilityandstability,thedesignofslave’SinterfaceVMEbusisrealized．Keywords：VME；busprotocol；FPGA；slave；interface1引言I／0端口，可以滿足用戶的多種需求。其配有21個(gè)插VME總線是一種通
5、用的計(jì)算機(jī)總線，結(jié)合了卡插槽和多個(gè)背板更是滿足了復(fù)雜控制現(xiàn)場的需求。Motorola公司Versa總線的電氣標(biāo)準(zhǔn)和在歐洲建立的FPGA也稱現(xiàn)場可編程門陣列，它有很強(qiáng)的邏輯綜Eurocard標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械形狀因子，是一種開放式架構(gòu)。經(jīng)合能力，具有豐富的接口，可以滿足絕大部分的邏輯設(shè)過多年的改造優(yōu)化，VME系統(tǒng)越來越完善，在國內(nèi)外工計(jì)。由于其采用并行運(yùn)算，使得它有很高的運(yùn)算速度，業(yè)控制、軍用系統(tǒng)、航空航天、交通運(yùn)輸和醫(yī)療等領(lǐng)域可以滿足對信息處理速度要求高的場合。由于其可無限得到了廣泛的應(yīng)用。次編程且可以根據(jù)控制要求靈活的進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大降低VME采用異步數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，有多個(gè)總線周期，了硬件設(shè)計(jì)的
6、時(shí)間和難度。地址寬度是16、24、32、40或64位，數(shù)據(jù)線路的寬度目前，控制系統(tǒng)越是復(fù)雜，所需要的傳感器裝置就是8、l6、24、32、64位，系統(tǒng)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的選擇。越多，如果對應(yīng)每一路傳感器都要有相應(yīng)的硬件芯片集由于其異步數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，它只受制于信號交換協(xié)議，成，控制卡電路會(huì)十分復(fù)雜，而且電路之間的干擾也將而不依賴于系統(tǒng)時(shí)鐘。此外，VME總線允許用戶自定義很大。在我國當(dāng)前的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)用FPGA來作為各路傳感器的接收端，在FPGA里設(shè)計(jì)相應(yīng)傳感器接口邏輯，從而使得控制卡的集成度大大提高，靈活·基金項(xiàng)目：國家極大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝的國家重大科技專項(xiàng)(編號2009
7、ZX02207)性大大改善。再利用DSP高效數(shù)據(jù)處理能力，兩者相互收稿日期：2015-01-20自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2016年第35卷第1期現(xiàn)場總線FieldBusandNetworks配合，優(yōu)勢互補(bǔ)，使得控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加可靠、高效?；蛘吣男┳止?jié)地址單元。通過設(shè)置相應(yīng)的位的高低電在某些可靠性要求較高的場合，VME總線接口芯片平，可以設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸時(shí)字節(jié)的存取方式，常見的有可能不能保證其可靠性。而且有時(shí)控制邏輯復(fù)雜，利用單字節(jié)傳輸、雙字節(jié)傳輸和四字節(jié)
