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基于状态机的PLC处理器设计研究

更新时间：2020-03-24 07:31:18 大小：3M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：状态机PLC处理器 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着PLC应用的迅速发展，PLC对处理器的要求也随之不断提高。PLC需要处理器像商用处理器那样越来越廉价，像DSP处理器那样数据处理能力越来越强，特别是需要处理器具备工业应用现场上的实时处理性能。本文对现有PLC及其处理器的发展现状、发展方向、工作方式、工作需求进行了大量的研究和分析，在此基础上，设计了一款针对于PLC应用的实时性高效率的处理器——基于状态机的PLC处理器。经过研究，笔者在本文中提出了高效率处理器理念和状态机群理念，并将状态机群理念作为本论文的创新点。

  高效率处理器理念就是，以尽量少的程序代码完成尽量多的数据处理，其具体描述指标是MDPS（Millions of Data Per Second，每秒多少百万数据）和DIR（Data Instructions Ratio，数据指令比）；状态机群理念就是通过主状态机-从状态机的状态机群来实现较为复杂而重复的具体的数据处理操作（8051单片机的SFR部分，就是 CPU控制下的一种可配置状态机群）；避免重复取指令造成的总线占用，以获得比RISC更高的数据处理效率，比DSP更高的灵活性；通过数组加法和链表搜索的算例作了具体的详细解释。

  本文完成了基于状态机的PLC处理器的如下设计：处理器架构设计（操作集成的数组加法和链表搜索）；指令系统设计（程序计数器设计、取指令操作设计、指令集设计、指令码设计、特殊功能寄存器设计）；并且运用Verilog HDL硬件描述语言编程实现了，主从状态机、状态机群、状态机群的存储器、状态机处理器指令等。其中状态机处理器指令的Verilog实现包括：通用指令的实现、状态机群指令的实现、数组加法及链表搜索的实现、特殊功能的实现。并且利用Modelsim SE软件，结合FPGA技术，对基于状态机的PLC处理器的寻址方式、通用指令、状态机群、定时器、中断、数组加法及链表搜索进行逻辑功能的仿真验证，仿真结果证明了基于状态机的PLC处理器的可行性。

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