可编程片上系统设计技术 PPT课件
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全套课件 可编程片上系统PSOC设计指南
Xilinx公司基于MicroBlaze软核和PowerPC硬核处理 器的片上可编程系统解决方案。这些可编程的片上系统 实现结构，充分利用IP的复用功能，一方面，大大缩短 了系统的开发时间；另一方面，同一平台能应用在很多 领域，提高了平台的资源复用率。
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展
微控制器基础 --数据和指令的处理
• 在PSoC1/3/5中，有不同的指令集，所有的程序最后 都要分解成这些预定义的指令集中的指令。如果对PSoC使 用C语言进行编程，C语言编译器将C语言分解成这些预定 义的指令。这些指令包含基本的逻辑和算术操作。这些指 令中还有一些更复杂的指令，比如加、减、乘和比较操 作。CPU内包含逻辑模块用来完成这些复杂的指令，而不 需要将这些复杂的指令分解为简单的指令。
• 这种结构同时还使设计人员可以优化系统吞吐量和开 发周期，提供前所未有的软件和硬件协同设计的灵活性， 这种灵活性主要体现在设计人员能够权衡软件和硬件设计 的实现方法。
这种协同性不同于传统的嵌入式系统的协同设计，虽 然以前也使用软件和硬件的协同设计，但是在实现级别上 基本上还是使用大量的分离的设计流程。比如，硬件设计 人员制定硬件设计规范，软件设计人员制定软件设计规 范。这样就导致对问题截然不同的理解，而且对设计团队 提出了很高的要求。
时提供了相应所需要的软件API函数，这样使得设计更容 易运行，以更快的速度完成，更加容易维护和便携。
可编程片上系统PSoC概念 --设计重用技术
• 当使用HDL语言开发IP核时，对其进行综合、仿 真、验证、编写测试平台、编写文档。
应该为IP核的使用者在IP核开发工具中提供相同的 工具，这个工具就是当用户在他的设计中例化所需要
可编程片上系统PSoC概念 --设计重用技术
可编程片上系统PSoC概念 --PSoC的发展
微控制器基础 --数据和指令的处理
• 在PSoC1/3/5中，有不同的指令集，所有的程序最后 都要分解成这些预定义的指令集中的指令。如果对PSoC使 用C语言进行编程，C语言编译器将C语言分解成这些预定 义的指令。这些指令包含基本的逻辑和算术操作。这些指 令中还有一些更复杂的指令，比如加、减、乘和比较操 作。CPU内包含逻辑模块用来完成这些复杂的指令，而不 需要将这些复杂的指令分解为简单的指令。
• 这种结构同时还使设计人员可以优化系统吞吐量和开 发周期，提供前所未有的软件和硬件协同设计的灵活性， 这种灵活性主要体现在设计人员能够权衡软件和硬件设计 的实现方法。
这种协同性不同于传统的嵌入式系统的协同设计，虽 然以前也使用软件和硬件的协同设计，但是在实现级别上 基本上还是使用大量的分离的设计流程。比如，硬件设计 人员制定硬件设计规范，软件设计人员制定软件设计规 范。这样就导致对问题截然不同的理解，而且对设计团队 提出了很高的要求。
时提供了相应所需要的软件API函数，这样使得设计更容 易运行，以更快的速度完成，更加容易维护和便携。
可编程片上系统PSoC概念 --设计重用技术
• 当使用HDL语言开发IP核时，对其进行综合、仿 真、验证、编写测试平台、编写文档。
应该为IP核的使用者在IP核开发工具中提供相同的 工具，这个工具就是当用户在他的设计中例化所需要
可编程片上系统PSoC概念 --设计重用技术
片上可编程系统设计_ppt_EXT
三模式10/100/1000 Mbps 以太 网 MACs
一、FPGA概述---新一代Virtex-6和Spartan6FPGA产品
一、FPGA概述---FPGA新结构
Virtex-4系列的FPGA采用了高级硅模组 (Advanced Silicon Modular Block,ASMBL)架构。ASMBL通过使用独 特的基于列的结构，实现了支持多专门领域应用平台的概 念。 每列代表一个具有专门功能 的硅子系统，如逻辑资源、存储 器、I/O、DSP、处理、硬IP和混 合信号等。 Xilinx公司通过组合不同功 能列，组装成面向特定应用类 别的专门领域FPGA（与专用不 同，专用是指一项单一应用）。
FPGA概述--FPGA原理（六输入查找表结构）
4/6输入LUT实现8:1多路复用器的原理
FPGA概述--FPGA原理（六输入查找表结构）
新一代的FPGA 提供了真正的 6-LUT，可以将它用 作逻辑或者分布式存储器，这时 LUT是一个64 位的分 布式 RAM （甚至双端口或者四端口）或者一个32 位可 编程移位寄存器。 每个 LUT 具有两个输出，从而实现了五个变量的两 个逻辑函数，存储32 x 2 RAM 比特，或者作为16 x 2-bit 的移位寄存器进行工作。
FPGA概述--FPGA原理（查找表技术）
查找表（Look-Up-Table）简称为LUT，LUT本质上 就是一个RAM。 目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT 可以看成一个有4位地址线的 的RAM。 当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路 以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有 可能结果，并把真值表（即结果）事先写入RAM，这样 ，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进 行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
可编程控制器应用系统设计讲义(ppt 15页)
电气控制与PLC (7)
第7章 可编程控制器应用系统设计
7.1 可编程控制器应用系统设计 本节介绍可编程控制器应用系统设计的原
则、方法和步骤 。 7.1.1 PLC应用系统设计的内容 1. 硬件设计 2. 软件设计
7.1.2 可编程控制器系统设计步骤
1. 分析被控对象，制定控制方案 2. 确定I／O点数及类型 选择I/O类型主要考虑：数字量／模拟量、电流容量、
SB2 快进 SQ2 工进
SQ3
SQ1
快退
來自 中国最大的资料库下载
停留 KT
2. PLC外部电气接线图
PLC外部接线图，输入输出设备、负载电源 类型等设计应结合系统的控制要求来设定。液 压动力滑台PLC外部接线图如下所示。
PLC
SB1
I0.0
Q0.0
YV1-1
SB2
I0.1
1L GND
L1 N
M Y
+24V 220VAC
來自 中国最大的资料库下载
1
1
习题 5－4
设计周期为5S，占空比为20％的方波输出信号程序（输出点可以使用Q0.0）。
解：设方波起动信号为.I0.0
期末复 习
1、常用低压控制电器 重点掌握：元器件的结构、原理、用途、主要参
Y V 1-1= 1 Y V 2= 0
工进
SQ 3=1
延 时 2秒
停留
K T=1
Y V 1-1= 0 Y V 2= 0
快退
Y V 1-2= 1
SQ 1=1
周期结束
第10章 实验指导
10.2.2 正次品分拣机
SB1 SB2 SQ1 SQ2
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3
第7章 可编程控制器应用系统设计
7.1 可编程控制器应用系统设计 本节介绍可编程控制器应用系统设计的原
则、方法和步骤 。 7.1.1 PLC应用系统设计的内容 1. 硬件设计 2. 软件设计
7.1.2 可编程控制器系统设计步骤
1. 分析被控对象，制定控制方案 2. 确定I／O点数及类型 选择I/O类型主要考虑：数字量／模拟量、电流容量、
SB2 快进 SQ2 工进
SQ3
SQ1
快退
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停留 KT
2. PLC外部电气接线图
PLC外部接线图，输入输出设备、负载电源 类型等设计应结合系统的控制要求来设定。液 压动力滑台PLC外部接线图如下所示。
PLC
SB1
I0.0
Q0.0
YV1-1
SB2
I0.1
1L GND
L1 N
M Y
+24V 220VAC
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习题 5－4
设计周期为5S，占空比为20％的方波输出信号程序（输出点可以使用Q0.0）。
解：设方波起动信号为.I0.0
期末复 习
1、常用低压控制电器 重点掌握：元器件的结构、原理、用途、主要参
Y V 1-1= 1 Y V 2= 0
工进
SQ 3=1
延 时 2秒
停留
K T=1
Y V 1-1= 0 Y V 2= 0
快退
Y V 1-2= 1
SQ 1=1
周期结束
第10章 实验指导
10.2.2 正次品分拣机
SB1 SB2 SQ1 SQ2
I0.0 I0.1 I0.2 I0.3
可编程片上系统PSOC设计指南课件第二章PSoC35CPU子系统
功能
8051 CPU核 --8051指令集（布尔指令 ）
指令 JC rel JNC rel JB bit, rel JNB bit, rel JBC bit, rel
功能
(C)=1, 程序转向PC当前值（PC+2）与第二字节中带符号的相对 地址rel之和的目标地址
(C)=0, 程序转向PC当前值（PC+2）与第二字节中带符号的相对 地址rel之和的目标地址
功能 (Rn) →(A) (Direct) →(A) ((Ri)) →(A) #data→(A) (A) →(Rn) (Direct) →(Rn) #data→(Rn) (A) →(Direct) (Rn) →(Direct) (Direct) →(Direct) ((Ri)) →(Direct) #data→(Direct) (A) →((Ri)) (Direct) →((Ri)) #data→((Ri)) #data→(DPTR)
8051 CPU核 --8051指令集（逻辑指令）
逻辑指令执行布尔操作，比如AND，OR，XOR操作，对累
加器内容进行旋转，累加器半字交换。
指令
功能
ANL A, Rn
(A)^(Rn) →(A)
ANL A, Direct
(A)^(Direct) →(A)
ANL A, @Ri
(A)^((Ri)) →(A)
XCH A, @Ri
((Ri))→(A),(A) →((Ri))
XCHD A, @Ri
((Ri))3,0→(A3,0),(A) 3,0 →((Ri))
3,0
A与程序存储器的传送指令 A与片外数据存储器的传送指令
字节交换指令 半字节交换指令
8051 CPU核 --8051指令集（布尔指令 ）
可编程序控制器的应用系统设计 ppt课件
PLC 其它 设备 PLC 其它 设备 PLC 其它 设备
a)分别接地
b)公共接地 图9-10 PLC接地
PPT课件
c)串联接地
19
第四节 可编程序控制器在逻辑 控制系统中的应用实例
一、PLC在工业自动生产线中的应用
（一）输送机分检大小球的PLC控制装置
1．控制要求 图 9 － 11 所示为分检大、小球的自动装置的示意 图。分析工作过程及控制要求.
（二）开关量输出模块的选择
1．输出方式的选择 开关量输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸 管输出和晶体管输出。 2．输出接线方式的选择 按PLC的输出接线方式的不同，一般有分组式输出和 分隔式输出两种 。
PPT课件 7
COM0 OUT0 OUT1
COM0 OUT0 COM1 OUT1 COM2 OUT2 COM3
料斗 M0
PD1 M1 PD2 M2
图9-15
某原料皮带运输机示意图
PPT课件 26
1．控制要求
（1）初始状态 料斗、皮带PD1和皮带PD2全部处于关闭状态。
（2）启动操作 启动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要 求逆料方向按一定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下： 皮带PD2→延时5s→皮带PD1→延时5s→料斗M0
S25 X003
Y002
4．梯形图的设计
S0
S S26 X005 S S27 X002 S S28
S26 Y003
S27 Y000
5．语句表程序
S21
X000 X002 SET S
S28 Y001 T1
R
T0
T1 S S29 X003 S S30 X001 S RET END S0 S30 Y004 S29 Y002
a)分别接地
b)公共接地 图9-10 PLC接地
PPT课件
c)串联接地
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第四节 可编程序控制器在逻辑 控制系统中的应用实例
一、PLC在工业自动生产线中的应用
（一）输送机分检大小球的PLC控制装置
1．控制要求 图 9 － 11 所示为分检大、小球的自动装置的示意 图。分析工作过程及控制要求.
（二）开关量输出模块的选择
1．输出方式的选择 开关量输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸 管输出和晶体管输出。 2．输出接线方式的选择 按PLC的输出接线方式的不同，一般有分组式输出和 分隔式输出两种 。
PPT课件 7
COM0 OUT0 OUT1
COM0 OUT0 COM1 OUT1 COM2 OUT2 COM3
料斗 M0
PD1 M1 PD2 M2
图9-15
某原料皮带运输机示意图
PPT课件 26
1．控制要求
（1）初始状态 料斗、皮带PD1和皮带PD2全部处于关闭状态。
（2）启动操作 启动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要 求逆料方向按一定的时间间隔顺序启动。其操作步骤如下： 皮带PD2→延时5s→皮带PD1→延时5s→料斗M0
S25 X003
Y002
4．梯形图的设计
S0
S S26 X005 S S27 X002 S S28
S26 Y003
S27 Y000
5．语句表程序
S21
X000 X002 SET S
S28 Y001 T1
R
T0
T1 S S29 X003 S S30 X001 S RET END S0 S30 Y004 S29 Y002
PLC编程及应用全套课程课件
❖ 定义强调了PLC是： ❖ 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算
机 ❖ 2 专为在工业环境下应用而设计 ❖ 3 面向用户指令——编程方便 ❖ 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 ❖ 5 数字量或模拟量输入输出控制 ❖ 6 易与控制系统联成一体 ❖ 7 易于扩充
❖
❖ 1.2 PLC的分类
输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生 的信号，转换成数字信号送入主机
输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以 驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等 电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电 隔离。
输出三种形式： 继电器 -- 低速大功率
可控硅 -- 高速大功率
晶体管 -- 高速小功率
第1章 概 述
1．1 可编程序控制器的定义 ❖ 可编程序控制器(Programmable Controller)简称
为PC ❖ 可编程序逻辑控制器(Programmable Logic
Cntroller)。简称为PLC ❖ 一、可编程序控制器的历史
❖ 20世纪70年代前 继电器接触器控制系统 ❖ 优点：结构简单、价格低廉。 ❖ 缺点：灵活性差、可靠性低。
用户可以通过键盘输 入和调试程序；另外在运 行时，还可以对整个控制 过程进行监控。
❖ 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电 源。
❖ 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供 开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编 程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内 部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V 等直流电源。
可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入 电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。
可编程片上系统开发平台ppt课件
设计流程及EDK工具 -使用仿真的硬件平台验证
验证硬件平台的正确功能，设计人员可以建立一个仿 真模型，并且在HDL仿真器上运行。当仿真系统时，处理 器运行可执行文件。 设计人员可以选择建立行为、结构或者精确的时序仿 真模型。
设计流程及EDK工具 --使用调试的软件验证
调试嵌入式软件的基本技术是加载设计到所支持的开 发板和使用调试工具去调试处理器。 作为可选择的方式，设计人员可以使用指令集仿真器 或简化系统仿真器模型（“虚拟平台”）运行在主机上来调 试设计代码。 设计人员可以通过概要分析代码的执行来估计系统性 能。
辅助设计人员添加自己的外设到设计中。建立相关的目录或数据文件，保证外设能被EDK工具识别。
Configure Coprocessor Wizard
帮助设计人员添加协处理器到CPU。
Platform Generator(Platgen)
以HDL或实现的网表文件在片上构造可编程系统
设计流程及EDK工具 -EDK工具
软件开发
Library Generator(Libgen)
构建一个软件平台，该软件平台由定制的软件库、驱动程序和OS构成。
GNU Compiler Tools(GCC)
基于库产生器建立的平台，建立软件应用程序。
验证
Xilinx Microprocessor Debugger(XMD)
打开shell用于软件下载和调试，也提供通道用于GNU调试器访问设备。
Format Revision(revup)Tool and Version Management Wizard
Revup工具更新设计文件（例如MHS）到当前的版本。版本管理向导帮助将先前EDK建立的IP和驱动更新到当前的版本。
验证硬件平台的正确功能，设计人员可以建立一个仿 真模型，并且在HDL仿真器上运行。当仿真系统时，处理 器运行可执行文件。 设计人员可以选择建立行为、结构或者精确的时序仿 真模型。
设计流程及EDK工具 --使用调试的软件验证
调试嵌入式软件的基本技术是加载设计到所支持的开 发板和使用调试工具去调试处理器。 作为可选择的方式，设计人员可以使用指令集仿真器 或简化系统仿真器模型（“虚拟平台”）运行在主机上来调 试设计代码。 设计人员可以通过概要分析代码的执行来估计系统性 能。
辅助设计人员添加自己的外设到设计中。建立相关的目录或数据文件，保证外设能被EDK工具识别。
Configure Coprocessor Wizard
帮助设计人员添加协处理器到CPU。
Platform Generator(Platgen)
以HDL或实现的网表文件在片上构造可编程系统
设计流程及EDK工具 -EDK工具
软件开发
Library Generator(Libgen)
构建一个软件平台，该软件平台由定制的软件库、驱动程序和OS构成。
GNU Compiler Tools(GCC)
基于库产生器建立的平台，建立软件应用程序。
验证
Xilinx Microprocessor Debugger(XMD)
打开shell用于软件下载和调试，也提供通道用于GNU调试器访问设备。
Format Revision(revup)Tool and Version Management Wizard
Revup工具更新设计文件（例如MHS）到当前的版本。版本管理向导帮助将先前EDK建立的IP和驱动更新到当前的版本。
片机原理及应用MCS51单片机系统的开发应用优秀课件
（4）输出通道的设计：开关量（功率、控制方式等），模拟量输出通 道（输出信号的形式、 D/A 、隔离方式、扩展接口等）
（5）人机界面的设计：键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示 器、打印、指示、报警、扩展接口等。
（6）通信电路的设计：根据需要选择RS-232C、RS-485、红外收发等 通信标准。
20
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 中断服务程序流程图
21
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
9.3 水产养殖水体多参数测控仪
本系统以单片机为核心，采用RS-485协议组建分布式控 制网络，利用计算机自动检测养殖水池的温度、溶氧含量、浑 浊度等各环境因子，通过对增氧机、电磁阀等执行机构的控制， 可以把各项环境因子调整到合适的范围，使鱼类生长在最适宜 环境条件下，系统还可以自动对大量现场数据和曲线进行分析， 实现参数的自校正和自适应控制，真正达到了低成本、高效益 的现代化水产养殖要求。在相关模型和软件支持下，工控机和 下位机均能在发生池水缺氧，温度、酸碱度不适等异常情况时 自动发出报警信号。
22
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 监控系统硬件结构图
其他单片机系统
23
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 传感器选型
温度与PH值传感器： 采用了配以导热系数较大的不锈钢保护钢管的铂电阻元件、玻璃电极和
参比电极组合在一起的塑壳可充式复合电极(上海雷磁E－201－C型复合电极)。 溶解氧传感器：
2．硬件电路各模块设计的原则 单片机应用系统的一般结构 如下图所示。
各模块电路设计时应考虑以下几个方面： （1）存储器扩展：类型、容量、速度和接口，尽量减
少芯片的数量。 （2）I/O接口的扩展：体积、价格、负载能力、功能，
（5）人机界面的设计：键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示 器、打印、指示、报警、扩展接口等。
（6）通信电路的设计：根据需要选择RS-232C、RS-485、红外收发等 通信标准。
20
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 中断服务程序流程图
21
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
9.3 水产养殖水体多参数测控仪
本系统以单片机为核心，采用RS-485协议组建分布式控 制网络，利用计算机自动检测养殖水池的温度、溶氧含量、浑 浊度等各环境因子，通过对增氧机、电磁阀等执行机构的控制， 可以把各项环境因子调整到合适的范围，使鱼类生长在最适宜 环境条件下，系统还可以自动对大量现场数据和曲线进行分析， 实现参数的自校正和自适应控制，真正达到了低成本、高效益 的现代化水产养殖要求。在相关模型和软件支持下，工控机和 下位机均能在发生池水缺氧，温度、酸碱度不适等异常情况时 自动发出报警信号。
22
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 监控系统硬件结构图
其他单片机系统
23
第9章 MCS-51单片机系统的开发应用
❖ 传感器选型
温度与PH值传感器： 采用了配以导热系数较大的不锈钢保护钢管的铂电阻元件、玻璃电极和
参比电极组合在一起的塑壳可充式复合电极(上海雷磁E－201－C型复合电极)。 溶解氧传感器：
2．硬件电路各模块设计的原则 单片机应用系统的一般结构 如下图所示。
各模块电路设计时应考虑以下几个方面： （1）存储器扩展：类型、容量、速度和接口，尽量减
少芯片的数量。 （2）I/O接口的扩展：体积、价格、负载能力、功能，
PSoC
PSoC(可编程片上系统)PSoC(可编程片上系统)是Cypress半导体生产的包含有8位微处理器核和数字与模拟混合信号阵列的可编程片上系统。
其应用领域与8位的MCU相同。
区别于8位的MCU，PSoC的周边数字资源(如定时器、PWM、UART等等)和周边模拟资源(放大器、比较器、滤波器等等)以数字模块和模拟模块的方式提供。
不同型号的PSoC芯片的差异主要在于其拥有的数字模块和模拟模块的数量的不同。
用户可以根据自己的需要来定义这些模块。
PSoC的集成开发环境PSoC Designer也预先为用户定义了七十多个常用的数字和模拟资源供用户选择。
如数字资源有:定时器、PWM、UART、SPI、CRC、PRS等等；模拟资源有放大器、比较器、滤波器等等；AD和DA转换器由若干数字模块和模拟模块组合而成。
所有这些预定义的模块被称之为用户模块。
PSoC Designer也为用户提供这些用户模块的API函数供用户编程时调用。
在PSoC Express出现以前，开发PSoC的应用项目与MCU的应用开发相似，使用PSoC Designer集成开发环境根据项目的需要调用和配置资源(用户模块)，编写代码(C或汇编)，编译，调试….现在由于PSoC Express可以在更高的抽象概念水平上运行，且无需汇编或C的软件开发，因此设计人员只需要数小时或数天时间即可完成对PSoC器件的新设计开发、仿真及编程，而不再耗时数周乃至数月。
由于其采用无缝多重处理器架构、具有设计可视化功能，包含丰富的驱动程序库和多种传输函数的评估器以及软仿真功能，因此系统开发工程师采用PSoC Express工具能够更快地完成设计工作，并实现更高的可靠性。
在PSoC Express中，尤其值得提到它的Monitor功能，它使得PSoC的无代码、可视化应用开发变得透明化。
对某些比较复杂的应用，需要及时调节或修改某些参数时，不会再有那种捉摸不定和黑匣子的感觉。
6.8-Xilinx-SOPC技术
❖2．具有一定容量的片内高速RAM。 ❖3．具有足够的片上可编程逻辑资源。
❖4。具有处理器调试接口和编程接口。
SOPC
Virtex-II Pro系列 Virtex-4FX系列
Excalibur系列
Power PC405
处理器核
ARM922T
处理器核
第3页，共46页。
除了嵌入处理器硬核的SOPC之外，基于FPGA的 嵌入CPU软核的片上可编程系统的实现方法也得到广 泛的应用，这类基于FPGA的嵌入式CPU软核比较常 用的是Xilinx公司的8位嵌入式RISC处理器软核 PicoBlaze、32位嵌入式RISC处理器软核MicroBlaze和 Altera公司的NIOS软核。
Xilinx公司的Virtex系列FPGA（包括VirtexII、 Virtex4和Virtex5）和Spartan III（包括Spartan3A、 Spartan3E和Spartan3）系列FPGA均支持基于嵌入式 CPU软核的SOPC设计实现。
第4页，共46页。
Xilinx 的SOPC概况
Virtex-II Pro
2003
0.13μm深亚微米 CMOS工艺
Power PC405
处理器硬核
3.125Gb/s极速
双向串行传送器
Virtex-II FPGA
Virtex-4FX
2004
90nm深亚微米
CMOS工艺 9层铜布线
Power PC405 处理器硬核
10Gb/s极速 双向串行传送器
Virtex-4FPGA
2-4个三模式以
❖ 与可编程逻辑器件一样，SOPC的设计也仅需完成前端设计， 故其设计投入比较少，设计方法灵活，SOPC的系统功能可 裁减、易扩充，结合了SOC和CPLD、FPGA的优点。
❖4。具有处理器调试接口和编程接口。
SOPC
Virtex-II Pro系列 Virtex-4FX系列
Excalibur系列
Power PC405
处理器核
ARM922T
处理器核
第3页，共46页。
除了嵌入处理器硬核的SOPC之外，基于FPGA的 嵌入CPU软核的片上可编程系统的实现方法也得到广 泛的应用，这类基于FPGA的嵌入式CPU软核比较常 用的是Xilinx公司的8位嵌入式RISC处理器软核 PicoBlaze、32位嵌入式RISC处理器软核MicroBlaze和 Altera公司的NIOS软核。
Xilinx公司的Virtex系列FPGA（包括VirtexII、 Virtex4和Virtex5）和Spartan III（包括Spartan3A、 Spartan3E和Spartan3）系列FPGA均支持基于嵌入式 CPU软核的SOPC设计实现。
第4页，共46页。
Xilinx 的SOPC概况
Virtex-II Pro
2003
0.13μm深亚微米 CMOS工艺
Power PC405
处理器硬核
3.125Gb/s极速
双向串行传送器
Virtex-II FPGA
Virtex-4FX
2004
90nm深亚微米
CMOS工艺 9层铜布线
Power PC405 处理器硬核
10Gb/s极速 双向串行传送器
Virtex-4FPGA
2-4个三模式以
❖ 与可编程逻辑器件一样，SOPC的设计也仅需完成前端设计， 故其设计投入比较少，设计方法灵活，SOPC的系统功能可 裁减、易扩充，结合了SOC和CPLD、FPGA的优点。
可编程序控制器技术及应用ppt课件(共93张PPT)
(1)工程菜单 在软件菜单里的工程菜单下选择改
变PLC类型即根据要求改变PLC类型。
1〕在读取其他格式的文件选项下可 以将FXGP_WIN-C编写的程序转话成 GX工程。
2〕在写入其他格式的文件选项下可以将 用本软件在编写的程序工程转化为FX工程。
(2)在线菜单
1〕在传输设置中可以改变计算机与PLC通信的参数。 2〕选择PLC读取、PLC写入、PLC效验可以对PLC进 行程序上传.下载.比较操作。
1〕采用扫描工作方式：减少了外界的干扰； 2〕设有故障检测和自诊断程序：能对系统硬件电路等故障实现检 测和判断
2、编程简单，使用方便
PLC编程语言：梯形图、指令语句、功能图、功能块图。 大多数PLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相 似，具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时，可以 现场改变程序，使用方便、灵敏。同时，PLC编程器的操作和使用 也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。 许多PLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法， 进一步简化编程。
其原因可能是( )。 A、输出元件短路 B、开路
CD、烧毁
D、以上都是
★ 程序检查包括( )。
A、语法检查、线路检查A、其他检查
C、控制线路检查、语法检查
B、代码检查、语法检查 D、主回路检查、语法检查
常用程序的设计方法 1、经验设计法
2、逻辑设计法
3、状态流程设计法
PLC实训
GX Developer软件的使用：
可编程序控制器技术及应用
--------维修电工(高级)
工作要求
维修电工国家职业标准对初级、中级、高级、技师、高级技师的技能要求依次递进，高级别包括低级别的要 求。
变PLC类型即根据要求改变PLC类型。
1〕在读取其他格式的文件选项下可 以将FXGP_WIN-C编写的程序转话成 GX工程。
2〕在写入其他格式的文件选项下可以将 用本软件在编写的程序工程转化为FX工程。
(2)在线菜单
1〕在传输设置中可以改变计算机与PLC通信的参数。 2〕选择PLC读取、PLC写入、PLC效验可以对PLC进 行程序上传.下载.比较操作。
1〕采用扫描工作方式：减少了外界的干扰； 2〕设有故障检测和自诊断程序：能对系统硬件电路等故障实现检 测和判断
2、编程简单，使用方便
PLC编程语言：梯形图、指令语句、功能图、功能块图。 大多数PLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相 似，具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时，可以 现场改变程序，使用方便、灵敏。同时，PLC编程器的操作和使用 也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。 许多PLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法， 进一步简化编程。
其原因可能是( )。 A、输出元件短路 B、开路
CD、烧毁
D、以上都是
★ 程序检查包括( )。
A、语法检查、线路检查A、其他检查
C、控制线路检查、语法检查
B、代码检查、语法检查 D、主回路检查、语法检查
常用程序的设计方法 1、经验设计法
2、逻辑设计法
3、状态流程设计法
PLC实训
GX Developer软件的使用：
可编程序控制器技术及应用
--------维修电工(高级)
工作要求
维修电工国家职业标准对初级、中级、高级、技师、高级技师的技能要求依次递进，高级别包括低级别的要 求。
可编程控制系统设计PPT课件
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9.2 减少I/O点数的措施
9.2.1减少输入点数的措施
◆分组输入 ◆矩阵输入 ◆组合输入
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减少输入点数的措施 分组输入
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减少输入点数的措施 矩阵输入
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减少输入点数的措施 组合输入
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9.2.2减少输出点数的措施
◆矩阵输出 ◆分组输出 ◆并联输出
■机型尽量统一
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可编程控制器的选型
■ PLC容量的选择
◆存储容量的选择 ◆ I／O点数的选择
■ I／O模块的选择
◆开关量输入模块的选择:开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号 转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应 考虑以下几个方面： ●输入信号的类型及电压等级 ●注意同时接通的输入点数量 ●输入门槛电平 ◆开关量输出模块的选择:开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出 设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： ●输出方式 ●驱动能力 ●注意同时接通的输出点数量 ●输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关
9.3 提高PLC控制系统可靠性的措施
9.4
应用实例
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9.1 可编程控制系统设计的基本内容 和步骤
9.1.1 可编程控制系统设计的步骤
■ PLC控制系统设计的基本原则
◆应充分考虑到将来生产的发展和工艺改进的 需要，在配置控制系统的硬件设备时适当留 有裕量。
◆保证PLC控制系统安全可靠
◆在满足工艺要求的前提下，控制系统力求简 单、经济、使用及维修方便。
PLC编程及应用全套课程ppt课件
❖ 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电 源。
❖ 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供 开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编 程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内 部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V 等直流电源。
可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入 电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。
❖ 定义强调了PLC是： ❖ 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算
机 ❖ 2 专为在工业环境下应用而设计 ❖ 3 面向用户指令——编程方便 ❖ 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 ❖ 5 数字量或模拟量输入输出控制 ❖ 6 易与控制系统联成一体 ❖ 7 易于扩充
❖
❖ 1.2 PLC的分类
❖ 1968年．美国最大的汽车制造厂家——通用汽车 公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了 十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工 业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想， 即
❖ (1)能用于工业现场。
❖ (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的 元件和修改内部接线。
各种接口、高功能模块：便于扩展 小型机：一体机。有接口可扩展。
中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。
电源模块
底板
CPU模块
Power in a Small Package!!
IO模块
5. 编程设备
编程设备可以是专用 的手持式的编程器；也可 以是安装了专门的编程通 讯软件的个人计算机。
（TOSHIBA）, ❖ 光洋（KOYO),松下电工（MEW）, ❖ 和泉（IDEC）,夏普(SHARP）, ❖ 安川等公司。
我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我 国早期独立研制PLC的单位有： ❖ 北京机械工业自动化研究所， ❖ 上海工业自动化仪表研究所， ❖ 大连组合机床研究所， ❖ 成都机床电器研究所， ❖ 中科院北京计算机所及自动化所， ❖ 长春一汽， ❖ 上海起重电器厂， ❖ 上海香岛机电公司， ❖ 上海自力电子设备厂等单位。 ❖ 以上诸单位都没有形成规模化生产
❖ 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供 开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。可编 程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内 部的开关电源为各模块提供DC 5V、±12V、24V 等直流电源。
可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入 电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。
❖ 定义强调了PLC是： ❖ 1 数字运算操作的电子系统——也是一种计算
机 ❖ 2 专为在工业环境下应用而设计 ❖ 3 面向用户指令——编程方便 ❖ 4 逻辑运算、顺序控制、定时计算和算术操作 ❖ 5 数字量或模拟量输入输出控制 ❖ 6 易与控制系统联成一体 ❖ 7 易于扩充
❖
❖ 1.2 PLC的分类
❖ 1968年．美国最大的汽车制造厂家——通用汽车 公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，提出了 十条技术指标在社会上公开招标，制造一种新型的工 业控制装置，提出了研制可编程序控制器的基本设想， 即
❖ (1)能用于工业现场。
❖ (2)能改变其控制“逻辑”，而不需要变动组成它的 元件和修改内部接线。
各种接口、高功能模块：便于扩展 小型机：一体机。有接口可扩展。
中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合。
电源模块
底板
CPU模块
Power in a Small Package!!
IO模块
5. 编程设备
编程设备可以是专用 的手持式的编程器；也可 以是安装了专门的编程通 讯软件的个人计算机。
（TOSHIBA）, ❖ 光洋（KOYO),松下电工（MEW）, ❖ 和泉（IDEC）,夏普(SHARP）, ❖ 安川等公司。
我国在 70年代末和 80年代初开始引进PLC。我 国早期独立研制PLC的单位有： ❖ 北京机械工业自动化研究所， ❖ 上海工业自动化仪表研究所， ❖ 大连组合机床研究所， ❖ 成都机床电器研究所， ❖ 中科院北京计算机所及自动化所， ❖ 长春一汽， ❖ 上海起重电器厂， ❖ 上海香岛机电公司， ❖ 上海自力电子设备厂等单位。 ❖ 以上诸单位都没有形成规模化生产