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SupMAX800D控制系统DPU改进设计与实现
作 者: 文敏
导 师: 孙自强;朱强
学 校: 华东理工大学
专 业: 控制工程
关键词: 双口RAM PCI 9054 SupMAX800 ARM FPGA
分类号: TP273.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
集散控制系统现今已广泛应用于工业过程控制,各项技术都已非常成熟。同时,现今实际应用工况的更大型化、复杂化对集散控制系统的性能也提出了更高的要求。基于实际应用的客观要求,为提高SupMAX800D集散控制系统的市场竞争力,有必要、也必须对原800控制系统进行改造升级。本文以SupMAX800D集散控制系统DPU改进为课题,围绕实际应用提改进需求,研究DCS控制系统信号采集处理机制、ARM+FPGA模式在现在工控行业信号采集与处理中的应用、双口RAM在FPGA内部的实现以及多CPU协同处理;研究PCI 9054桥接芯片在PCI总线中的应用。论文在深入理解集散控制系统的组成原理的基础上,顺利完成了SupMAX800D集散控制系统DPU项目改进的具体软硬件实现过程,并实现能兼容SupMAX800C系统625Kbps通信,兼容SupMAX800D系统2.5Mbps通信。论文深入研究了项目中所涉及到的关键技术,阐述了ARM+FPGA设计模式在复杂信号处理系统设计中的优势,提出了SupMAX800控制系统DPU卡整体方案,详细介绍了DPU卡硬件电路设计,分析并完成了FPGA内部双口RAM的实现和PCI 9054接口控制逻辑设计。最终通过在系统中带FAO卡联调测试,验证了设计样机符合系统要求的性能指标。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-14 1.1 引言 10 1.2 集散控制系统概述 10-12 1.2.1 国内外集散控制系统发展现况 11 1.2.2 国内典型DCS特点 11-12 1.2.3 国外典型DCS特点 12 1.3 集散控制系统硬件系统及其发展方向阐述 12-13 1.4 课题来源及本文主要工作 13-14 第2章 SupMAX800控制系统介绍及相关技术研究 14-33 2.1 引言 14-15 2.2 SupMAX800控制系统介绍 15-19 2.2.1 SupMAX800系统体系结构 15-16 2.2.2 SupMAX800控制系统硬件组成 16-18 2.2.3 SupMAX800控制系统软件 18-19 2.3 SupMAX800C控制系统DPU改进方案 19-24 2.3.1 SupMAX800C控制系统DPU主要技术特性 19 2.3.2 DPU结构原理 19-20 2.3.3 DPU改进方案 20-22 2.3.4 主要器件选型 22-23 2.3.5 DPU电源模块的修改 23-24 2.3.6 FPGA的双RAM功能实现 24 2.4 SupMAX800D控制系统DPU相关技术研究 24-32 2.4.1 CORTEX_M3内核研究 24-27 2.4.2 FPGA技术研究 27-31 2.4.3 PCI总线协议研究 31-32 2.5 本章小结 32-33 第3章 DPU硬件设计与实现 33-51 3.1 引言 33 3.2 DPU硬件总体设计 33-36 3.2.1 主要器件选型 34-36 3.2.2 注意问题 36 3.3 MCU部分电路设计 36-41 3.3.1 STM32芯片供电及复位设计 37-39 3.3.2 STM32芯片启动模式配置 39-40 3.3.3 STM32数据I/O口和Address口分配 40-41 3.4 FPGA部分电路设计 41-44 3.4.1 FPGA配置电路设计 41-43 3.4.2 FPGA芯逻辑I/O分配设计 43-44 3.5 PCI 9054部分电路设计 44-46 3.5.1 DPU卡PCI 9054配置模式选择及EEPROM接口设计 44-46 3.5.2 PCI 9054桥接芯片与Local Bus端硬件电路设计 46 3.6 DPU板设计中的关键问题 46-50 3.6.1 电源设计 46-48 3.6.2 Clock和RESET信号设计 48-49 3.6.3 通信接口设计 49 3.6.4 PCB板设计要点 49-50 3.7 本章小结 50-51 第4章 DPU软件设计与实现 51-67 4.1 引言 51 4.2 STM32芯片内部软件设计 51-54 4.3 FPGA内部软件设计 54-66 4.3.1 双口RAM及内部操作时钟的设计 54-57 4.3.2 双口RAM旗语通讯逻辑功能Verilog实现 57-62 4.3.3 PCI9054接口逻辑设计 62-66 4.4 本章小结 66-67 第5章 改进后DPU卡带FAO卡转换时间测试 67-72 5.1 引言 67 5.2 测试环境搭建 67 5.3 测试步骤 67-69 5.4 测试结果分析及问题解决方法 69-71 5.5 本章小结 71-72 第6章 全文总结与后期工作展望 72-74 6.1 全文总结 72-73 6.2 后期展望 73-74 参考文献 74-78 致谢 78-79 作者攻读硕士学位期间发表的论文 79
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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