EPA現場控制器的設計方案

　　整個設計以FPGA芯片EP1C12Q240C8為數據處理中心，通過網絡通信，完成對工業以太網上的其他設備的數據通信，同時通過MAX3232實現和上位機的串口通信。在該模塊中，加入了LCD接口、行列式鍵盤接口和蜂鳴器接口，對工業以太網上的其他EPA設備進行監控和顯示，有較好的人機交互的功能。

　　在該設計中，網絡通信分為有線和無線兩種通信方式。其中，有線網絡通信使用的是10M/100M的LAN91C111的自適應網卡芯片，并通過RJ45網口接入EPA網絡。LAN91C111是SMSC公司為嵌入式應用系統推出的第三代快速以太網控制器。LAN91C111的芯片上集成了遵循SMSC/CD協議的MAC(媒體層)和PHY(物理層)，符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T規范。在本控制器上預留了藍牙模塊和ZigBee模塊的無線通信接口，作為輔助處理模塊。可根據工業現場的實際情況，接入無線通信模塊，實現與EPA網絡的無線通信，通過該模塊能夠監測無線現場設備的運行情況及相關參數。

　　在整個EPA通信協議棧網絡層和傳輸層接收報文處理流程中。NIOSⅡ處理器復位后初始化UC/OS Ⅱ操作系統、網絡接口、堆棧以及定時器等外圍設備接口。從外部存儲器FLASH中獲取IP地址和MAC地址等網絡信息。當收到的報文IP地址和MAC地址都是本機地址時，把報文以LWIP所要求的特殊結構體形式存儲在接收緩沖區中，然后發送到EPA協議棧中進行處理，當檢查到UDP端口號是0x88BC時，將報文交由EPA應用層處理模塊進行處理。

　　圖4 EPA協議棧接收報文處理流程圖

　　其部分報文處理程序如下：

　　結語

　　在完成整個設計，控制器接入EPA網絡中能夠正常運行。由于控制器中的處理器使用的是FPGA芯片，有較強的靈活性，能夠進行編程、除錯、再編程和重復操作，因而可以充分地進行設計開發和驗證。當電路有少量改動時候，更凸現出其優勢，其現場編程能力可以延長產品在市場上的壽命，可以用來系統升級，從而大大提高了控制器的性能。