基于SOPC的运动控制系统中数据传输的设计与实现

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在对传统的运动控制系统的工作过程进行了详细的分析后,结合FPGA可编程器件的特点,运用了SOPC技术,提出了一种新的系统体系架构。根据任务要求不同的特点,合理地划分逻辑功能,给出了一套设计解决方案。  运动控制系统设计主要包括两个方面,系统硬件平台的搭建和系统应用程序的开发。在硬件平台搭建部分,根据系统的逻辑功能不同,将系统分为上位机、主站和从站三个部分。其中,上位机既可以为普通的PC主机,也可以是某种具有网络通信功能的嵌入式设备。而主站和从站使用的是基于FPGA的定制开发板。在主站的硬件架构上,采用的是双处理器的方案。其中一个NiosⅡ软核处理器上由μClinux操作系统管理任务运行,而另一个NiosⅡ软核处理器则直接运行实时性较强的程序指令。详细介绍了主站基于NiosⅡ处理器上建立SOPC软硬件的详细过程。同时,也介绍了Linux中交叉编译环境的建立,在Linux环境下进行应用软件开发的方法,以及在Linux下开发一些应用程序的流程。在从站的硬件架构上,采用的是单处理器的方案,使用NiosⅡ软核处理器执行实时性任务,能够满足从站的需要。  在应用程序设计开发部分,根据每个部分的执行流程,将任务划分成不同的功能模块,逐一的实现。这一方面降低了系统的设计复杂度,另一方面提高了系统的稳定性。  经过初步模拟测试,所设计的系统能够满足实际的需要。该体系架构具有扩展性强、易于维护和功能清晰等优点,对以后设计更加复杂的控制系统提供了一定的经验。
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