基于FPGA的EtherCAT从站模块设计

EtherCAT作为高性能工业以太网的代表,凭借其低延迟、高速率、高吞吐率等特点在工业自动化领域得到了广泛应用。针对目前EtherCAT从站需要依赖国外专用从站控制器芯片以保证网络性能的问题,提出一种使用FPGA芯片代替专用从站控制器芯片的EtherCAT从站软硬件方案。利用示波器测量EtherCAT从站的各项性能,测试结果表明,该设计方案与其它采用专用控制器芯片的EtherCAT从站方案相比,可提高EtherCAT网络的实时性能,减小通信周期抖动。该方案降低了EtherCAT从站实现成本,且拥有自主知识产权,可满足工业通信高实时性、低时延的要求。

移动智能边缘计算激励机制研究

移动边缘计算作为新架构赋予了边缘端更强的计算、存储和通信能力,但是需要合理的激励机制来提高边缘端用户提供资源的主动性。针对移动智能边缘计算的三大典型应用场景即计算卸载、边缘缓存和数据收集,首先对不同应用场景下的激励机制进行研究,然后从服务质量、网络质量和数据质量3个角度提出了移动智能边缘计算激励机制设计所要解决的核心科学问题,最后深入分析了解决以上问题所面临的技术挑战,并给出了对应的具体解决方案。

工业物联网中的缓冲内存管理设计与实现

针对工业物联网高速通信中出现流量堵塞如何高效存储的问题,引入了内存管理的方法。在研究同步动态随机存储器(SDRAM)存储原理的基础上,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的SDRAM分区内存管理系统。采用FPGA作为主控制器,将SDRAM分成索引区和数据区两部分,为了方便内存管理,进一步将SDRAM数据区分成若干个1kB大小相同的内存块,实现通过索引读写数据的目的。仿真结果表明,该内存管理系统配合FIFO(first input first output)的使用,可以有效解决在高速通信中出现流量堵塞后从SDRAM中读取多条数据帧造成数据错乱等不可靠问题,提高了通信系统的稳定性。

基于EtherCAT高速数据总线的烟雾报警系统

在分析EtherCAT通信协议的基础上,设计了一种基于EtherCAT高速数据总线的烟雾报警系统。EtherCAT从站使用FPGA芯片代替国外专用控制芯片实现EtherCAT协议飞读飞写功能,EtherCAT主站将每个从站报警信息实时上报显示。实验结果表明采用EtherCAT总线技术组网避免了基于无极性二线制数据总线的烟雾检测系统难以接入工业物联网的问题,具有成本低、性能可靠等特点。