基于FPGA的工业实时通信模块分析

黄昊

摘 要：在传统工业实时通信模块的设计中，采用的多是PLC编程的方式，以CAN總线作为扩展总线，其通信速率无法满足工业现场大型应用场合的需求，影响了信息的有效穿在。对于这种情况，本文提出了一种基于FPGA的工业实时以太网通信模块，立足标准以太网，通过定时器实现PLC主从站之间通信的周期性，可以显著提升通信速率。

关键词：FPGA；工业实时通信模块；设计

中图分类号：TP202 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0066-02

1 概 述

在当前的技术条件下，PLC内部通信采用的多是分层结构，将通信分为不同插箱之间的通信以及插箱内部各个模块之间的通信，而传统PLC采用的是单层通信模式，在不同插箱之间利用CAN总线实现串联通信，不仅通信距离短，而且通信的速率不高，通常仅能达到500 Kbps，在这种情况下，系统扫描一个模件所需的时间约为1.6 ms，信息传输存在着很大的滞后性。如果利用通讯速率100 Mbps的工业实时以太网，在同等条件下，完成所有模件扫描的时间也仅需0.8 ms，通信速率得到了极大的提升。因此，针对当前CAN总线通信效率低下的问题，可以结合FPGA技术，将其升级为工业实时以太网，在提升通信速率的同时，满足工业现场的各种复杂需求。

2 基于FPGA的工业实时通信模块设计

FPGA，全称Field Programmable Gate Array，即现场可编程逻辑门阵列，属于一种比较特殊的半导体，在其中含有可以根据用户需求进行编辑的元件，其在程序编辑方面具有设计周期短，便捷方便，修改简单等特点。在实际应用中，FPGA相比较ASIC（专用集成短路）的响应速度要慢，实现同样的功能也需要更大的面积，不过其同样具有非常显著的优势，如能够实现快速成品，成本更加低廉，可以对程序中存在的错误进行改正等。……