計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得工業(yè)由電氣化與自動(dòng)化時(shí)代進(jìn)入了電子信息化時(shí)代以及將來的工業(yè)4.0時(shí)代。工廠大量采用由嵌入式系統(tǒng)等自動(dòng)化信息技術(shù)控制的機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造,使得工廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的合格率和機(jī)械設(shè)備的壽命都得到了前所未有的提高。為了改善工廠中以太網(wǎng)設(shè)備的不易擴(kuò)充、反應(yīng)不夠及時(shí)、硬件設(shè)備不易更換和接口速度受限等現(xiàn)象,本文闡述了以FPGA為硬件的Modbus協(xié)議通信節(jié)點(diǎn)的軟硬件實(shí)現(xiàn)。本文首先對(duì)Modbus通信協(xié)議的發(fā)展?fàn)顩r和研究背景進(jìn)行了概述,對(duì)當(dāng)今世界上現(xiàn)場總線的發(fā)展方向作了簡要的論述。同時(shí)說明了Modbus模型的原理和應(yīng)用領(lǐng)域,詳細(xì)介紹了Modbus協(xié)議的傳輸方式、報(bào)文幀結(jié)構(gòu)、主從機(jī)通信和定義功能碼的實(shí)現(xiàn)方式。隨后對(duì)FPGA和CPLD的優(yōu)缺點(diǎn)做出了說明,闡述了選擇FPGA作為開發(fā)板的理由。硬件設(shè)計(jì)方面本文選用了型號(hào)為DE2的FPGA開發(fā)板作為平臺(tái),它是Altera公司的產(chǎn)品,使用的是基于Cyclone II平臺(tái)的2C35F672C6芯片。在FPGA開發(fā)板上構(gòu)建了基于Nios II IDE軟件的SOPC片上系統(tǒng),通過自定義總線加入了UART異步收發(fā)模塊,同時(shí)支持波特率、奇... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 現(xiàn)場總線概述
    1.3 Modbus協(xié)議的概述
        1.3.1 modbus協(xié)議的誕生和發(fā)展
        1.3.2 modbus協(xié)議的模型
        1.3.3 modbus協(xié)議的應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)
    1.4 FPGA概述
        1.4.1 CPLD和FPGA的異同
        1.4.2 FPGA的特點(diǎn)
        1.4.3 FPGA的體系結(jié)構(gòu)
    1.5 本論文的主要研究內(nèi)容
第2章 MODBUS通信協(xié)議的基本原理與實(shí)現(xiàn)方式
    2.1 引言
    2.2 Modbus協(xié)議基本原理
        2.2.1 通過Modbus傳輸信息
        2.2.2 通過其它網(wǎng)絡(luò)傳輸信息
        2.2.3 主從機(jī)查詢和回應(yīng)周期
        2.2.4 Modbus主從機(jī)狀態(tài)圖
    2.3 Modbus通信協(xié)議的報(bào)文
    2.4 Modbus協(xié)議的兩種傳輸方式
        2.4.1 RTU模式
        2.4.2 ASCII模式
    2.5 Modbus功能碼及其定義
    2.6 FPGA開發(fā)流程
    2.7 本章小結(jié)
第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 UART的設(shè)計(jì)
        3.2.1 Baud rate發(fā)生模塊
        3.2.2 UART接收模塊
        3.2.3 UART發(fā)送模塊
    3.3 Nios II系統(tǒng)搭建
        3.3.1 Nios II處理器
        3.3.2 Flash搭建
        3.3.3 添加外部SDRAM
        3.3.4 I/O設(shè)置
        3.3.5 設(shè)置UART接口
        3.3.6 設(shè)置定時(shí)器
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Modbus的軟件實(shí)現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 Modbus軟件實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 定時(shí)器
        4.2.2 UART的開發(fā)
        4.2.3 消息處理
        4.2.4 回調(diào)函數(shù)
    4.3 Modbus測試程序
    4.4 本章小結(jié)
第5章 仿真測試和調(diào)試
    5.1 引言
    5.2 測試準(zhǔn)備
        5.2.1 測試要用的軟件和硬件
        5.2.2 測試思路
    5.3 仿真和測試
        5.3.1 UART仿真圖
        5.3.2 UART測試的示波器圖
    5.4 軟件測試
        5.4.1 UART收發(fā)數(shù)據(jù)
        5.4.2 定時(shí)器
    5.5 系統(tǒng)測試
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
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[10]Modbus協(xié)議在直流牽引供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 孔通,吳鵬.  船電技術(shù). 2012(10)



本文編號(hào)：3193410