EPA現場(chǎng)控制器的設計方案

　　整個(gè)設計以FPGA芯片EP1C12Q240C8為數據處理中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信，完成對工業(yè)以太網(wǎng)上的其他設備的數據通信，同時(shí)通過(guò)MAX3232實(shí)現和上位機的串口通信。在該模塊中，加入了LCD接口、行列式鍵盤(pán)接口和蜂鳴器接口，對工業(yè)以太網(wǎng)上的其他EPA設備進(jìn)行監控和顯示，有較好的人機交互的功能。

　　在該設計中，網(wǎng)絡(luò )通信分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種通信方式。其中，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信使用的是10M/100M的LAN91C111的自適應網(wǎng)卡芯片，并通過(guò)RJ45網(wǎng)口接入EPA網(wǎng)絡(luò )。LAN91C111是SMSC公司為嵌入式應用系統推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器。LAN91C111的芯片上集成了遵循SMSC/CD協(xié)議的MAC(媒體層)和PHY(物理層)，符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T規范。在本控制器上預留了藍牙模塊和ZigBee模塊的無(wú)線(xiàn)通信接口，作為輔助處理模塊?？筛鶕I(yè)現場(chǎng)的實(shí)際情況，接入無(wú)線(xiàn)通信模塊，實(shí)現與EPA網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)通信，通過(guò)該模塊能夠監測無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)設備的運行情況及相關(guān)參數。

　　在整個(gè)EPA通信協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò )層和傳輸層接收報文處理流程中。NIOSⅡ處理器復位后初始化UC/OS Ⅱ操作系統、網(wǎng)絡(luò )接口、堆棧以及定時(shí)器等外圍設備接口。從外部存儲器FLASH中獲取IP地址和MAC地址等網(wǎng)絡(luò )信息。當收到的報文IP地址和MAC地址都是本機地址時(shí)，把報文以L(fǎng)WIP所要求的特殊結構體形式存儲在接收緩沖區中，然后發(fā)送到EPA協(xié)議棧中進(jìn)行處理，當檢查到UDP端口號是0x88BC時(shí)，將報文交由EPA應用層處理模塊進(jìn)行處理。

　　圖4 EPA協(xié)議棧接收報文處理流程圖

　　其部分報文處理程序如下：

　　結語(yǔ)

　　在完成整個(gè)設計，控制器接入EPA網(wǎng)絡(luò )中能夠正常運行。由于控制器中的處理器使用的是FPGA芯片，有較強的靈活性，能夠進(jìn)行編程、除錯、再編程和重復操作，因而可以充分地進(jìn)行設計開(kāi)發(fā)和驗證。當電路有少量改動(dòng)時(shí)候，更凸現出其優(yōu)勢，其現場(chǎng)編程能力可以延長(cháng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的壽命，可以用來(lái)系統升級，從而大大提高了控制器的性能。