本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，主要应用于工业自动化控制领域。该装置包括FPGA芯片、CAN总线控制器、CAN总线收发器、电平转换芯片、RS485接口芯片、光模块和工控机，所述工控机通过光模块与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片通过电平转换芯片与CAN总线控制器连接，所述CAN总线控制器与CAN总线收发器连接，所述FPGA芯片与RS485接口芯片连接。本实用新型专利技术可用于工业自动化控制现场总线信息采集和控制系统，降低了产品设计和维护成本，节省了存储资源，稳定性好。稳定性好。稳定性好。
【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置
[0001]本技术属于工业自动化控制领域，特别涉及一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置。
技术介绍
[0002]现场总线(Field bus)是一种工业数据总线，近年来发展迅速。它主要用于处理工业现场的控制器、执行机构、智能化仪器仪表等现场设备间的数字通信以及管理控制系统和现场控制设备之间的数据传输。现场总线具有使用简单、稳定可靠、经济实用等优点，因而在工业自动化领域获得了广泛应用。
[0003]控制器局域网CAN(Controller Area Network)属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络，在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。CAN总线是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率，而且能够在数据流中检测误码。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信可靠性、实时性和灵活性好，具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配，被广泛应用于诸多领域。
[0004]现有的现场总线控制电路装置虽能够实现对CAN总线和485总线的控制，但是需要使用多块专用芯片，装置结构复杂，成本高。
技术实现思路
[0005]本技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，可以实现1路CAN总线数据和2路485总线数据到以太网数据的转换与远距离传输，利用FPGA简化结构，节省成本。
[0006]本技术采用的技术方案是：一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，包括FPGA芯片、CAN总线控制器、CAN总线收发器、电平转换芯片、RS485接口芯片、光模块和工控机，所述工控机通过光模块与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片通过电平转换芯片与CAN总线控制器连接，所述CAN总线控制器与CAN总线收发器连接，所述FPGA芯片与RS485接口芯片连接。
[0007]所述CAN总线收发器通过CAN总线连接到控制设备，所述RS485接口芯片通过RS485总线连接到控制设备。
[0008]所述FPGA芯片与晶振连接。
[0009]所述FPGA芯片内部包括时钟处理电路、数据调度转发电路、CAN总线接口处理电路、RS485接口处理电路、以太网数据帧处理电路、以太网光口处理电路、BLOCK RAM控制电路，所述数据调度转发电路与CAN总线接口处理电路、RS485接口处理电路、以太网数据帧处理电路、BLOCK RAM控制电路连接，所述以太网数据帧处理电路与以太网光口处理电路连接，所述时钟处理电路用于提供时钟。
[0010]所述FPGA芯片采用XILINX公司的XC7VX485T
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FFG1157。
[0011]所述CAN总线控制器采用PHILIPS公司的SJA1000。
[0012]所述RS485接口芯片的数量为两个。
[0013]工作原理：工控机主要完成现场总线信号的控制、状态监测功能和人机交互功能；FPGA芯片主要完成CAN总线信号、RS485总线信号和以太网数据信号的接收、处理和转发；电平转换芯片主要完成电平转换匹配功能；CAN总线控制器主要完成CAN总线信号的控制功能；CAN总线收发器主要完成CAN总线物理层数据信号的收发功能。
[0014]FPGA芯片的数据调度转发电路与FPGA芯片内部的其他各电路相连，负责各单元电路数据的调度与转发。CAN总线接口处理电路连接数据调度转发电路，通过地址数据总线连接到CAN总线控制器。两个RS485接口处理电路连接数据调度转发电路，并分别通过RS485接口芯片接入RS485总线。以太网数据帧处理电路的数据收发信号连接数据调度转发电路，以太网成帧信号连接到以太网光口处理电路。以太网光口处理电路与以太网数据帧处理电路相连，以太网物理层信号连接到光模块。BLOCK RAM控制电路与数据调度转发电路相连。时钟处理电路外接晶振，输出1MMHz、125MHz时钟和24MHz的时钟。
[0015]与现有技术相比，本技术所具有的有益效果是：本技术通过在FPGA芯片中完成利用专用芯片才能实现的功能，能够实现CAN总线、RS485总线数据到以太网数据的转换与远距离传输，运行稳定、可靠、操作简单、维护方便,达到了设计要求。本技术可用于工业自动化控制现场总线信息采集和控制系统，降低了产品设计和维护成本，节省了存储资源，稳定性好。
附图说明
[0016]图1为本技术实施例的结构示意图；
[0017]图2为本技术实施例的FPGA芯片内部结构示意图。
具体实施方式
[0018]为使本领域技术人员更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本技术作详细说明。
[0019]本技术的实施例提供了一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，如图1所示，其包括FPGA芯片、CAN总线控制器、CAN总线收发器、电平转换芯片、两路RS485接口芯片、光模块和工控机，所述工控机通过光模块与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片采用XILINX公司的XC7VX485T
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FFG1157。所述FPGA芯片通过电平转换芯片与CAN总线控制器连接，所述CAN总线控制器采用PHILIPS公司的SJA1000。所述CAN总线控制器与CAN总线收发器连接，所述CAN总线收发器通过CAN总线连接到控制设备，所述FPGA芯片与RS485接口芯片连接，所述RS485接口芯片通过RS485总线连接到控制设备。所述FPGA芯片与晶振连接。工控机主要完成现场总线信号的控制、状态监测功能和人机交互功能；光模块主要完成以太网光电信号之间的变换功能；FPGA芯片主要完成CAN总线信号、RS485总线信号和以太网数据信号的接收、处理和转发；晶振对FPGA芯片提供125MHz高精度低抖动的时钟信号；电平转换芯片主要完成电平转换匹配功能；CAN总线控制器主要完成CAN总线信号的控制功能；CAN总线收发器主要完成CAN总线物理层数据信号的收发功能；RS485接口芯片主要完成RS485接口电平转
换功能。
[0020]如图2所示，所述FPGA芯片内部包括时钟处理电路、数据调度转发电路、CAN总线接口处理电路、RS485接口处理电路、以太网数据帧处理电路、以太网光口处理电路、BLOCK RAM控制电路，所述数据调度转发电路与CAN总线接口处理电路、RS485接口处理电路、以太网数据帧处理电路、BLOCK RAM控制电路连接，所述以太网数据帧处理电路与以太网光口处理电路连接，所述时钟处理电路用于提供时钟。
[0021]本装置上电后，系统首先进行各单元初始化。所述FPGA芯片通过CAN总线控制器和CAN总线收发器接入CAN总线，通过RS485接口芯片接入RS485总线。C本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，其特征在于：包括FPGA芯片、CAN总线控制器、CAN总线收发器、电平转换芯片、RS485接口芯片、光模块和工控机，所述工控机通过光模块与FPGA芯片连接，所述FPGA芯片通过电平转换芯片与CAN总线控制器连接，所述CAN总线控制器与CAN总线收发器连接，所述FPGA芯片与RS485接口芯片连接。2.如权利要求1所述的基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，其特征在于：所述CAN总线收发器通过CAN总线连接到控制设备，所述RS485接口芯片通过RS485总线连接到控制设备。3.如权利要求1所述的基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，其特征在于：所述FPGA芯片与晶振连接。4.如权利要求1或2所述的基于FPGA实现的现场总线控制电路装置，其特征在于：所述FPGA芯片内部包括时钟处理电路、数据调度转发电...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹏飞，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：新型
国别省市：
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