毕业论文再次修改版- 副本 - 图文(3)

结构体用于描述实体所代表的系统内部的结构和行为。每个实体都必须有至少一个结构体与之相应。结构体定义了设计实体的具体功能实现，规定了设计实体的数据流程，制定了实体内部元件的连接关系。

库是用来存放已经编译过的实体、结构体、程序包等数据集合。库和程序包的作用就是使得设计者可以共享已经编译过的设计结果，在程序包中，用户可以定义一些公用的子程序、常量和自定义数据类型。

在VHDL中数据类型、常量及子程序在实体声明和机构体内定义，而这些数据类型、常量及子程序对其它设计实体是不可见的。

配置就是从与某个实体对应的多个结构体重选定一个作为具体实现。它可以作用实现对应多个结构体，即多种实现方式。

6、LPC3250介绍

LPC3250嵌入式微控制器满足低功耗，高性能。NXP通过使用90纳米的处理技术，将一个带有矢量浮点协处理器的ARM926EJ-S CPU内核与一系列包括USB On-The-Go在内的标准外设结合起来，从而实现LPC3250的性能目标。LPC3250可工作在高于266MHz的CPU频率下。

LPC3250采用NXP半导体先进的开发技术优化内在功率实现低功耗，并使用增强型的软件控制结构使基于功率管理的应用得到优化。

LPC3250包含有256KB的片内静态RAM、NAND Flash接口、以太网MAC、1个支持STN和TFT面板的LCD控制器、1个支持SDR和DDR SDRAM以及静态设备的外部总线接口、USB2.0全速接口、7个UART、2个I2C接口、2个SPI/SSP端口、2个I2S接口、2个多通道PWM、4个带有捕获输入和比较输出的通用定时器、加密数字（SD）接口和带有触屏感应选项的10位A/D转换器。

LPC3250 含有1个主机中断控制器（MIC）和2个从机中断控制器（SIC），支持74个中断源，高达18个外部中断。中断控制器是通过FAB总线访问的，中断控制器的内部连接，如图2.2所示：

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图2.2 中断控制器内部连接图

如图所示，中断控制器的输入是异步的，在加工前同步。中断控制器的输出驱动器的FIQ和IRQ输入到CPU。所有的外部中断引脚连接着步电路两个小组的中断的控制器（SIC1 SIC2）。SICs的四个中断输出连接到主中断控制器（MIC）4个中断输入，其应始终配置上的MIC输入低电平有效水平。所有中断都可以被编程为一个特定的极性。如果设置触发边缘，直到被清除激活的中断状态存储由主机。每个中断源可以单独屏蔽和屏蔽之前和之后都可以读取中断状态。每个中断源设置为产生一个IRQ或FIQ。 SIC寄存器APR和ATR必须配置为每个中断引脚中断模式。一个典型的位片中断控制器，如图2.3所示：

图2.3 位片中断控制器

第三章 总体结构设计

1、DCS控制器软件部分

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DCS控制器是DCS的核心，系统的主要控制功能由它来完成。DCS控制器的基本功能主要包括：I/O数据 的采集、控制运算及I/O数据的输出等。

DCS的控制功能由控制器来实现，是控制器的核心功能。在控制器中一般保存有各种基本控制算法，如PID、微分、积分、超前滞后、逻辑运算、模糊控制及先进控制等控制算法程序。在控制器软件中，I/O容量、控制算法容量、采集数据的分辨率和控制运算周期，起着决定性作用。

对于DCS系统来说，必须要满足实时性的要求。这种系统网络在任何情况下，网络通信都不能中断，大部分DCS还是采用双总线、环形或双重星型的网络拓扑结构。图3.1DCS控制系统通信的拓扑结构。

图3.1DCS控制系统通信的拓扑结构

２、DCS控制器硬件部分

一个典型的主控制器的组成框图如图3.2所示，从图中可得，主控制器主要有CPU、系统网络接口、控制网络接口、主从冗余控制逻辑、掉电保持SRAM及电源电路组成。 SENT1←→ 以太网 10MB以太网控制 SENT2←→ 接口 RENT ←→

站地址 主/从单元控制

设定 CPU

工作 调压 24＋ —→ 电源 第 12 页 （共41 页） 24－ —→

DP＋ ←→ DP－ ←→

SRAM UART DSP 双口RAM 图3.2典型的DCS控制器组成原理框图

各部分功能简述如下：

CPU：控制运算的主芯片，近年来以ARM核为基础的低功耗芯片的流行。 系统网络（SNET）接口：SNET接口是主控制器与操作员站、工程师站等操作层设备通信的网络接口。现在DCS的系统网络都采用了以太网，事实证明，只要在软件的应用层上采取一定的保护措施（比如应答和重发），其可靠和安全性是没有问题的。

控制网络（CNET）接口：CNET接口是主控制器与I/O进行数据交换的网络接口。作为过程控制系统，由于DCS需要进行大量的模拟量数据传送，每个I/O设备的数据量较大，所以CNET一般选择字节型长包协议的通信网络。

主从冗余控制逻辑：该部分电路用于控制互为备份的两台主控制器的切换。因为要满足过程控制对安全性和可靠性的要求，该部分电路必须确保任一时刻有且仅有一台主控制器的控制指令被输出到I/O设备。DCS控制系统冗余通信网络如下图3.3

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图3.3 DCS控制系统冗余通信网络

固态盘或Flash存储器：用于保存主控制器的操作系统、用户控制算法文件等信息。在主控制器上电启动后将这些文件调入内存运行。

内存：用于加载运行程序，掉电后内存的内容不会被保存。

掉电保持静态存储器：用于存储运行过程中需要实时保存、并且在系统掉电后还需要保存一段时间的数据。为了DCS掉电后SAM能够保存实时数据，一般的主控制器都设置有使能开关，用于接通或关断SRAM的后备电池。

电源电路:主控制器的电源输入一般是24V直流电源，需要将其变换成5V直流或3.3V直流，供主控制器上的IC芯片使用。

3、DCS通信需求

DCS系统主要有两种通信方式:以太网通信和I/O模块通信。对上层操作站通信使用以太网。由于DCS是由各种不同功能的站组成的，这些站之间必须实现有效的数据传输，以实现系统总体的功能，因此系统的实时性、可靠性和数据通信能力关系到整个系统的性能，随着以太网技术逐步成熟，以太网被直接选做系统网络。

在以太网初期，其网络介质访问的特点比较适宜传输信息的请求随机发生，每次传输的数据量较大而传输的次数不频繁，因网络访问碰撞而出现的延时对系统影响不大的应用系统。但是在真正的控制系统中，数据传递需要周期性的传输，而且每次传输的数据次数频繁。随着以太网应用的广泛和成熟，以太网的传输速度有了极大的提高，从最初的10Mbps发展到现在的100Mbps甚至到10Gbps，极大的改进了以太网的实时性。并且随着交换技术的采用，更使以太网在多节点可以同时访问。

在I/O模块部分，通常使用串行总线或者现场总线实现通信。对于串行总线来说，由于并行总线结构比较复杂，用它连接逻辑部分和现场部分很难实现有效的隔离，成本较高，所以大部分选用串行总线。串行总线的优点是结构简单，成本低，很容易实现隔离，而且容易扩充，可以实现远距离的I/O模块连接。而随着近几年现场总线的发展，直接使用现场总线的产品作为现场I/O模块和主处理模块的连接已经很普遍了，比如：CAN、Profibus等等。由于DCS的现场控制站有比较严格的实时性要求，需要在确定的时间期限完成测量值的输入、运算和控制量的输出，因此一般在快速控制系统中，可以采用较高速的现场总线，如CAN，而在控制速度要求不是很高的系统中，采用较低速的现场总线。 …… 此处隐藏：1698字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……