基于ARM+FPGA的CAN总线PLC通信系统设计

"本文介绍了一种基于ARM+FPGA架构的PLC通信系统，利用CAN总线实现模块间的通信。文章详细探讨了系统设计、通信协议、标识符格式以及软件模块的构建，旨在实现PLC主机与各个功能模块之间的实时可靠通信。" 在工业控制领域，PLC（可编程逻辑控制器）因其高可靠性与编程简洁性而广泛应用。然而，传统PLC各公司的内部总线标准不一，限制了扩展模块的灵活性。本文提出的ARM+FPGA组成的PLC结构采用CAN（Controller Area Network）总线，打破了这一局限。CAN总线允许更自由地配置输入输出扩展模块，不仅可以在同一控制柜内安装，还能分布在不同控制柜或接近被控对象的位置，提高了系统的灵活性和适应性。 该PLC系统的核心是ARM微处理器模块与FPGA（Field-Programmable Gate Array）模块的结合。ARM负责处理高级控制逻辑和数据处理，而FPGA则用于实现快速并行处理和定制硬件功能。整个系统包括PLC主机、人机界面、手持编程器、PC机以及各种扩展功能模块，如I/O扩展、A/D转换、数字通信等。 设计过程中，作者首先分析了PLC在上电、编辑状态和程序执行时的通信需求和特点，以规范通信内容，增强通信系统的通用性。通信协议设计是关键，它定义了数据传输的格式和规则。此外，通信标识符格式的设计也是必不可少的，确保数据正确无误地发送和接收。PLC主机的通信软件模块包含了发送和接收任务的处理流程，确保了通信的高效进行。 实验验证表明，该系统能够满足PLC主机与各功能模块的不同通信要求，实现了PLC系统的实时性和可靠性。通过这种方式，自主研制的ARM+FPGA PLC结构提供了更为灵活和可扩展的解决方案，适用于各种工业控制场景。 关键词：ARM；CAN通信；通信协议；标识符；可编程控制器 中图分类号：TP23； 文献标志码：A