串行现场总线技术是数控系统的发展趋势,国内目前在这一领域缺乏自主知识产权的标准和协议,这使得要想提高国产数控系统的档次必须要依赖于国外的标准和技术,这显然是非常不利的。本项目就是针对串行现场总线这一国内空白技术领域的探索。虽然在串行现场总线这一技术领域还缺乏经验,但有益的尝试还是可以增加我们在这些方面的理解和积累。我们进行的串行总线技术的开发就是针对国产化的数控系统来进行,目的是实现将现有的模拟信号的传输方式提升为数字信号的通信方式,使得国产数控系统的开放性和通用性大大提高。本文讨论的高速串行通信协议用于数控系统的底层设备(伺服驱动器和IO模块)与控制器之间的通信。在数控系统实际工作时,控制器要周期性的将控制数据传送到各个底层设备,同时底层设备也要将底层的参数及时的反馈到控制器。控制器刷新数据周期一般要求在毫秒的级别,而且各个底层设备之间的同步误差应该在微秒的范围内。根据这种情况,本项目所开发的串行通信协议就应该具备高实时性、高可靠性以及同步误差小的特点。本文介绍了一种串行总线的设计工作。要实现一个完整的串行总线的设计,首先需要制定出该总线的协议标准,该标准既要满足本系统的需求,同时也要能够兼容本领域其他的系统,这样的协议才能够满足实际的应用;其次,在制定的协议的基础上,要选用合适的平台完成协议的实现,本项目是采用FPGA作为开发平台,整个总线协议的实现,除了应用层外都是在FPGA中设计完成。在文章中详细讲述了协议的结构和原理,并对协议在FPGA上面的实现模块进行了详细的描述,并给出了这些模块的功能仿真结果以及实际测试的情况。本设计所有模块的源代码和测试文本都是采用Verilog语言进行开发,这样所设计的模块具有很强的可移植性,可以兼容各个厂家的可编程器件。