FPGA实现的实时工业以太网无线通信节点设计

实时工业以太网无线通信节点的设计与实现（2015）是一篇针对现代工业自动化系统需求而撰写的论文。随着计算机技术、控制系统和网络技术的快速发展，工业控制系统朝着网络化和智能化方向演进。传统的现场总线虽然能够实现复杂机电结构的协同控制，但其互操作性和时钟同步能力有限，无法满足高精度和高速度的现代工业设备要求。 文章以FPGA（Field-Programmable Gate Array）为核心，设计了一个集成了实时链路层管理机制的嵌入式硬件节点，用于实现实时工业以太网的无线通信。FPGA作为一种可编程逻辑器件，能在硬件级别处理实时网络协议栈，提供高效的硬件级数据交互，确保了与主控单元的高速连接。同时，它还通过集成的POWERLINK IP核，实现了工业网络中多个节点之间的无线数据实时传输，满足了工业以太网对于低延迟、高可靠性的实时响应需求，通常响应时间可达5至10毫秒。 POWERLINK是一种基于标准以太网的实时工业通信协议，它扩展了传统以太网的实时性能，以适应工业控制中的严格时间约束。该协议允许设备在约定的时间范围内完成事件触发和响应，从而确保系统的控制动作能够及时准确执行。相比于其他实时工业以太网协议，如 EtherCAT、Ethernet/IP、Modbus/TCP、PROFINET等，POWERLINK以其灵活性和实时性优势，在嵌入式系统平台中得到了广泛应用。 本文作者李纪伟等人来自西北工业大学计算机学院，他们在论文中详细介绍了实时工业以太网无线通信节点的设计方法，包括硬件选型、协议栈实现、数据传输接口构建，以及如何通过严格的实时性管理确保系统的稳定运行。他们的研究成果对于推动工业自动化系统向无线、网络化的方向发展具有重要意义，也为后续的工业物联网和智能制造提供了技术参考。这篇论文深入探讨了实时工业以太网在无线通信领域的技术创新和应用实践。