| 品牌：SUMTAK | 規格：IRH320-1000-203 | 材質：IRH320-1000-203 |
| 產地：其它 |
IRH320-1000-203
描述這個詞地反映了HDL語言的本質，HDL語言不過是已知硬件電路的文本表現形式而已， 只是將以後的電路用文本的形式描述出來而已。而在編寫語言之前，硬件電路應該已經被設計出來了。語言只不過是將這種設計轉化為文字表達形式而已。但是很多人就不理解了，既然硬件都已經被設計出來了，直接拿去制作部就完了，為什麼還要轉化為文字表達形式再通過EDA工具這些麻煩的流程呢？其實這就是很多菜鳥沒有了解設計的抽象層次的問題，任何設計包括什麼服裝、機械、廣告設計都有一個抽象層次的問題。就拿廣告設計來說吧，初的設計也許就是一個概念，設計出這個概念也是就是一個點子而已，離終拍成廣告還差得很遠。硬件設計也是有不同的抽象層次，每一個層次都需要設計。高的抽象層次為算法級、然後依次是體係結構級、寄存器傳輸級、門級、物理版圖級。向千兆以太網的發展
另一考慮是今後向千兆以太網發展。由於幾乎所有的 FPGA 都支持千兆以太網，即使標準開始向高於 1 Gbps 速率發展，經過深思熟慮的係統設計也需要新的 FPGA 編程文件來支持這類標準的發展。在可編程架構中以深度嵌入的功能來實現工業以太網使您不僅能夠以相同的硬件靈活的支持多種協議，而且還受益於高度集成的設計：功耗、成本和外形封裝。
未來是芯片驅動
與基於 ASIC、ASSP、MCU 和 DSP 器件的傳統驅動技術不同，基於一個 Altera? Cyclone? V FPGA 等單片 FPGA 平臺的驅動係統提供了可擴展平臺，滿足了各種驅動需求，如圖 4 所示。
圖 4. 芯片驅動係統設計降低了 BOM 成本，減小了外形
圖 4. 芯片驅動係統設計降低了 BOM 成本，減小了外形
Altera FPGA 支持您採用多種處理器體係結構，例如，Nios? II 嵌入式軟核處理器，或者功能更強大的雙核 ARM? CortexTM-A9 MPCoreTM 硬核處理器。採用新的工業以太網協議、數字編碼器接口、浮點算法以及器件增強功能，例如，存儲器控制器、精度可調 DSP 模塊和收發器以及基於 FPGA 的電機控制係統，支持多種操作係統，使您能夠集成傳統的 FPGA 功能和驅動控制環以及通信協議功能。採用單芯片實現驅動係統的這些數字功能，因此，工業以太網成為集成到 FPGA 中眾多的功能模塊中的一個。
簡化工業以太網許可和設計
讓我們從係統規劃人員設計驅動模塊的角度了解一下某些難點：
（1）係統能夠採用多種工業以太網協議重新編程，這樣，係統可以採用任何可編程邏輯控制器 （PLC） 進行工作。
（2）OEM 需要使用多種經過硬件測試的工業以太網協議。由於產品面市和預算壓縮了所有時間，因此，不可能與每一協議供應商分別進行協商。
（3）不同的驅動模塊支持不同的特性，有不同的價格，因此，非常重要的是協議知識產權 （IP） 能夠適用於多種 FPGA。
為解決這些難題，設計人員需要向 OEM 提供大部分從機工業以太網協議，而且沒有前端許可，沒有單獨的版稅。這類解決方案是由 Altera 和 Softing 工業自動化有限公司提供的，這是一家制造和過程自動化工業通信產品和技術前沿供應商。採用 Altera 和Softing 解決方案，您能夠使用圖 5 顯示的所有協議，不需要許可協商，沒有前端許可成本，也不需要單獨的單片版稅。相反，通過四個快捷步驟提供解決方案：
（1）選擇要實現的工業以太網協議 —— 甚至選擇一個以上。
（2）從 Softing 下載定制從機協議 IP 和軟件堆棧，適用於所有 Altera Cyclone 係列FPGA。
（3）在 Quartus? 軟件和硬件 （ 開發套件 ） 中評估您自己設計中的 IP。
（4）從 Altera 購買特殊 CPLD，在產品中實現任何所選擇的協議。
圖 5. 使用 Altera FPGA 和 Softing IP 支持您設計大部分從機工業以太網協議，具有完整的 “ 無困難 ” 許可
圖 5. 使用 Altera FPGA 和 Softing IP 支持您設計大部分從機工業以太網協議，具有完整的 “ 無困難 ” 許可
協議 IP 的結構
讓我們看一下協議 IP 的結構，您可以下載它來實現您需要的工業以太網協議。工業以太網協議 IP 有邏輯組件和軟件 （ 堆棧 ） 組件。邏輯組件為各種協議實現所需的硬件模塊，例如，PROFINET 和 EtherNet/IP 交換模塊，以及 POWERLINK 集線器，等。以 “ 黑盒 IP” 的形式提供 IP，意味著，不提供內部源 RTL。通過定義好的有記錄的接口來使用這一 IP。
軟件組件包括運行在免費操作係統 （OS） 中的協議棧，例如，eCOS，以 Nios II 集成開發環境 （IDE） 中 .elf 庫文件的方式來提供。源代碼還是以黑盒的形式提供，二進制軟件文件運行在 Nios II/f 處理器上。
如圖 6 所示，將這些組件放在一起建立 “ 灰盒 ” 非常重要。灰盒包括 Nios II/f 處理器、黑盒 IP，以及存儲器控制器，將它們恰當的放在一起，如隨每一協議 IP 發售的參考設計所示。您可以通過定義好的邏輯接口將您 （ 邏輯 ） 設計的其他部分和這一黑盒連接起來，通過定義好的軟件應用程序接口 （API） 使用協議棧，這一接口對於所有工業以太網協議是通用的。
圖 6. 工業以太網協議 IP 的結構
圖 6. 工業以太網協議 IP 的結構
設計完成後，您可以選擇在 Quartus 軟件中進行軟件倣真，或者使用 Altera 基於Cyclone IV FPGA 的工業網絡套件 （INK），以及 Softing 基於 Cyclone III FPGA 的實時以太網模塊 （RTEM） 進行硬件評估。使用這些開發套件，在硬件中驗證了 Softing 為Altera 開發的工業以太網協議 IP。
結論
與很多其他通信功能相似，工業以太網的實現已經從模塊轉向器件，進而成為深度嵌入的功能。這是很多功能的發展趨勢，因為係統供應商很難針對成本、功耗、外形封裝等因素來優化他們的設計。工業以太網的一面是，大量的標準，需要從機模塊供應商支持多種標準。
支持 8 到 10 種不同標準，而且在這些從機產品生命周期中不斷更新硬件和軟件的高性價比方法是在同時具備硬件和軟件可編程能力的器件中實現您的設計。採用硬件和軟件可編程器件，係統供應商能夠支持各種工業以太網，使用了標準 MAC，提供特殊的軟件堆棧以及需要定制 MAC 設計和特殊軟件堆棧的協議。而且，使用相同的硬件，能夠適應一般的軟件堆棧更新和不太常用的邏輯更新。工業以太網成為工廠自動化的主流技術，是有多方面原因的。而沒有引起同樣重視的是，需要在供應商係統中實現這一通信技術。而事實上，您怎樣實現這一需求越來越大的功能對於您的係統成本、產品外形以及功耗指標會有很大的不同。本文從工廠自動化供應商開發從機係統的角度出發，介紹實現工業以太網的各種選擇，例如 I/O 模塊和驅動等從機係統。
這些 OEM 面臨的難題並不常見，因此，有很好的理由來檢查從機係統體係結構。供應商不是針對某一協議來設計從機係統。他們支持可以在工廠中實現的任何標準，而不能指定某一種協議。他們的係統適應任何一種協議。
開發的從機協議新標準也有的硬件特性。事實上，他們不能使用標準 MAC 實現，這會面臨少見的難題，影響對實現平臺的選擇。
工業以太網簡介
一開始，以太網 ——10 Mbps 初的以太網、100 Mbps 的快速以太網，以及 1 Gbps 的千兆以太網，是在共享介質上在器件之間傳送信號，都不能適應工業應用。而快速以太網 （100 Mbps） 的出現，其交換模式支持全雙工功能，意味著可以在兩個器件之間構建點對點鏈接，使得以太網能夠用於大部分工業應用中。所有工業以太網協議都需要作出程度的判決，傳統上是通過使用軟件協議堆棧來解決的。
對速度的要求 （ 或者在這一案例中，延時 ）
我們都知道，工廠自動化係統有實時響應要求。那麼，“ 實時 ” 到底是什麼 ？ 答案是這取決於應用類型。有時候，按照數百毫秒來衡量，而有時候按照微秒來衡量。有不同的設計方法使得通信協議能夠滿足不同的延時要求。
如圖 1 所示，PHY 層通常是獨立的模擬器件。但是，可以在數字邏輯器件中實現其他功能，由處理器針對協議棧以及定制應用來運行軟件。而所有的工業以太網協議都需要特殊的軟件堆棧，某些新協議 （ 圖中右側所示 ） 在介質訪問控制 （MAC） 以及交換上使用的非標準設計。
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豫公安備 41010502000017號