【摘 要】
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相比于PLC的图形化语言,单片机编程、调试和维护不便,故在ARM系统上移植PLC的功能,并在此基础上添加FPGA作为状态机处理器,开展基于ARM+FPGA双处理器的可编程逻辑控制系统研究,提高用户程序开发与维护效率。主要研究内容如下:首先进行了基于ARM+FPGA双处理器的PLC硬件系统研究。分析了不同PLC体系架构的特点,采用了一种基于ARM+FPGA架构的双处理器PLC,充分发挥了ARM丰富的
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相比于PLC的图形化语言,单片机编程、调试和维护不便,故在ARM系统上移植PLC的功能,并在此基础上添加FPGA作为状态机处理器,开展基于ARM+FPGA双处理器的可编程逻辑控制系统研究,提高用户程序开发与维护效率。主要研究内容如下:首先进行了基于ARM+FPGA双处理器的PLC硬件系统研究。分析了不同PLC体系架构的特点,采用了一种基于ARM+FPGA架构的双处理器PLC,充分发挥了ARM丰富的接口资源和FPGA强大的并行处理能力。ARM作为主处理器,移植PLC的指令解析和控制功能,FPGA作为协处理器,实现状态机的功能。设计了电源模块、硬件系统的核心板、输入输出模块以及通讯模块。其次进行了基于ARM+FPGA双处理器的PLC软件系统研究。分析了开发机的编译模块,得到了用户源程序对应的中间代码,以供执行软件系统对开发机程序进行解析。设计了PLC与开发机通讯模块、ARM和FPGA的通讯模块和输入输出模块,PLC对开发机发送的指令进行解析并对系统软元件和用户源程序分配内存空间进行存储。提出了基于FPGA状态机的优化,由ARM端进行转换条件的计算,状态转换根据ARM端发送的转换条件在FPGA端实现。最后对基于ARM+FPGA双处理器的PLC进行实验。在开发机进行用户程序的编写,并将其成功下载到双处理器PLC系统,验证了开发机编程系统的有效性。通过开发机编写的用户程序,对PLC系统的输入输出进行驱动,验证了输入输出的有效性。通过将双处理器PLC梯形图与单片机C语言程序及传统PLC梯形图进行对比,验证了双处理器PLC编程效率更高。
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