基于SOPC技術(shù)的EPA現(xiàn)場(chǎng)控制器的設(shè)計(jì)

　　通信處理模塊

　　整個(gè)設(shè)計(jì)以FPGA芯片EP1C12Q240C8為數(shù)據(jù)處理中心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，完成對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)上的其他設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)通過(guò)MAX3232實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的串口通信。在該模塊中，加入了LCD接口、行列式鍵盤接口和蜂鳴器接口，對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)上的其他EPA設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和顯示，有較好的人機(jī)交互的功能。

　　在該設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)通信分為有線和無(wú)線兩種通信方式。其中，有線網(wǎng)絡(luò)通信使用的是10M/100M的LAN91C111的自適應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)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(guī)范。在本控制器上預(yù)留了藍(lán)牙模塊和ZigBee模塊的無(wú)線通信接口，作為輔助處理模塊?？筛鶕?jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，接入無(wú)線通信模塊，實(shí)現(xiàn)與EPA網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信，通過(guò)該模塊能夠監(jiān)測(cè)無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況及相關(guān)參數(shù)。

　　在整個(gè)EPA通信協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層接收?qǐng)?bào)文處理流程中。NIOSⅡ處理器復(fù)位后初始化UC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、堆棧以及定時(shí)器等外圍設(shè)備接口。從外部存儲(chǔ)器FLASH中獲取IP地址和MAC地址等網(wǎng)絡(luò)信息。當(dāng)收到的報(bào)文IP地址和MAC地址都是本機(jī)地址時(shí)，把報(bào)文以LWIP所要求的特殊結(jié)構(gòu)體形式存儲(chǔ)在接收緩沖區(qū)中，然后發(fā)送到EPA協(xié)議棧中進(jìn)行處理，當(dāng)檢查到UDP端口號(hào)是0x88BC時(shí)，將報(bào)文交由EPA應(yīng)用層處理模塊進(jìn)行處理。

圖4 EPA協(xié)議棧接收?qǐng)?bào)文處理流程圖

　　其部分報(bào)文處理程序如下：