以太网电路设计与驱动开发

基于以太网的PLC数据驱动软件开发随着工业自动化的快速发展，PLC（可编程逻辑控制器）在工业控制领域的应用越来越广泛。

而以太网作为一种高速、稳定的通信协议，已经成为工业控制系统中的主流网络技术。

基于以太网的PLC数据驱动软件开发，因其高效、可靠的特点，受到了广大工程师的青睐。

首先，基于以太网的PLC数据驱动软件开发具有高效性。

以太网作为一种高速的通信协议，能够实现快速的数据传输，为PLC系统的实时性提供了保障。

PLC数据驱动软件通过以太网将各个设备连接起来，实现数据的快速传输和处理，使得整个系统的响应速度大大提高。

这种高效性在生产过程中尤为重要，能够提高生产效率和质量，降低生产成本。

其次，基于以太网的PLC数据驱动软件开发具有可靠性。

以太网作为一种稳定的通信协议，具有抗干扰能力强、传输距离远、可靠性高等特点。

PLC数据驱动软件通过以太网连接各个设备，保证了数据的可靠传输和处理。

即使在复杂的工业环境下，也能够保证数据的准确性和稳定性。

这种可靠性对于工业控制系统的安全运行至关重要，能够有效地防止故障和事故的发生。

此外，基于以太网的PLC数据驱动软件开发具有灵活性。

以太网作为一种通用的网络技术，能够连接不同类型的设备，如传感器、执行器、人机界面等。

PLC数据驱动软件通过以太网将这些设备连接起来，并实现数据的传输和处理，使得整个系统具备了灵活性。

工程师可以根据实际需求，随时更换、调整设备，而不需要对软件进行大规模的修改。

这种灵活性能够提高系统的可维护性和可扩展性，为工程师提供了更多的操作空间。

综上所述，基于以太网的PLC数据驱动软件开发具有高效性、可靠性和灵活性等优势。

它将以太网和PLC技术有机地结合在一起，为工业控制系统的设计和运行提供了良好的支持。

随着工业自动化的深入发展，基于以太网的PLC数据驱动软件开发将会得到更广泛的应用和推广。

相信在不久的将来，它将成为工业控制领域中不可或缺的重要技术。

《面向ZYNQ嵌入式平台的EtherCAT通信协议栈设计与实现》一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，EtherCAT （Ethernet for Control Automation Technology）通信协议因其高带宽、低延迟和易扩展的特性，在嵌入式系统中得到了广泛应用。

本文将详细介绍面向ZYNQ嵌入式平台的EtherCAT通信协议栈的设计与实现过程，通过对其体系结构和功能的全面描述，旨在为相关开发人员提供一定的参考。

二、EtherCAT协议概述EtherCAT是一种实时以太网通信协议，其核心思想是将实时控制任务的数据传输与标准以太网进行无缝集成。

EtherCAT协议通过分布式时钟和状态机机制，实现了对数据的高效、实时传输。

在嵌入式系统中，EtherCAT协议的应用能够显著提高系统的响应速度和数据处理能力。

三、ZYNQ嵌入式平台简介ZYNQ嵌入式平台是一款基于Xilinx FPGA和ARM Cortex-A9处理器的嵌入式系统。

其具有高性能、低功耗的特点，广泛应用于工业控制、医疗设备、智能交通等领域。

在ZYNQ平台上实现EtherCAT协议，能够更好地满足实时性、稳定性和可扩展性的需求。

四、EtherCAT通信协议栈设计1. 整体架构设计EtherCAT通信协议栈的设计包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。

其中，物理层负责与硬件设备进行数据传输；数据链路层负责帧的封装与解析；网络层负责数据的路由与转发；应用层则提供丰富的接口供上层应用使用。

2. 详细设计（1）物理层设计：物理层采用标准的以太网物理层芯片，通过MII/GMII接口与ZYNQ平台进行连接。

（2）数据链路层设计：数据链路层负责将上层数据封装成EtherCAT帧，并实现帧的发送与接收。

此外，还需要实现分布式时钟同步机制，以保证数据的实时性。

（3）网络层设计：网络层主要负责数据的路由与转发。

在EtherCAT协议中，网络层需要实现SDO（Service Data Object）访问和PDO（Process Data Object）通信等功能。

1 引言1.1研究背景及意义随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展空间，特别是进入20世纪90年代以来，嵌入式技术的发展和普及更为引人注目，已经成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向，在通信领域，众多网络设备如VOIP，WirelessLAN，ADSL等都包含有大量嵌入式技术的成份，广播电视在向数字化的趋势发展，DVB，DAB技术也逐渐在全面推广起来，个人消费类产品，如PDA、数码相机、MP3播放器等产品都离不开嵌入式技术的支持，嵌入式技术在ATM、可视电话、汽车的ABS等产品中也都有大量的应用，此外，军事领域之中也处处可见嵌入式技术的身影，如单兵信息终端，便携式保密机，战场指挥系统等，可以说，嵌入式系统已经渗透到人们日常生活以至国家安全防御体系之中[1]。

嵌入式技术发展的核心是嵌入式微控制芯片技术的发展，当今微控制芯片功能变得越来越强，种类更为繁多，如MIPS，PowerPC，X86，ARM，PIC等，但这些嵌入式处理器受到价格以及兼容性等因素要求的限制，应用状况有所不同，MIPS和PowerPC处理器市场定位较高，对于成本敏感的应用并不合适，而x86系列处理器要与8068、286、386等保持兼容性，使用相同的指令集，从而限制了CPU系统性能的提高，当今嵌入式领域中使用最为广泛的是基于ARM体系结构的嵌入式处理器，其占据了80％以上的32位嵌入式处理器市场份额，从发展之初至今，ARM公司已经推出ARM7，ARM9，ARM9E，ARM10，SecurCore以及Intel的StrongARM和Xscale等一系列的产品。

这些不同版本的处理器内核，虽一脉相承，但应用背景不同，例如，ARM7系列处理器针对功耗和陈本要求比较苛刻的应用而设计的；而ARM9系列处理器主要应用于下一代的无线设备；SecurCore则是专为安全设备而定制的[2]。

技术的发展要与实际应用相结合，才能体现出技术进步的价值，嵌入式系统的发展正如日中天，基于ARM核嵌入式微处理器的以太网的嵌入式控制实现也正在国内外如火如荼的展开，以太网在实时操作、可靠传输、标准统一等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多监控、控制领域的研究人员广泛关注，并在实际应用中。

嵌入式系统基础课程教学大纲（EmbeddedMicroprocessorSystem）学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务本课程是计算机科学与技术专业本科生的一门专业选修课程。

通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的基础知识，熟悉典型的嵌入式微处理器及嵌入式操作系统，掌握嵌入式系统的一般设计方法与开发过程，具备初步的嵌入式系统的软硬件设计开发能力，为嵌入式系统的实际应用打下基础。

二、课程教学的基本要求（一）掌握嵌入式系统的基本概念、基本组成及发展、嵌入式处理器及嵌入式操作系统分类（二）掌握ARM嵌入式微处理器体系结构、ARM指令系统及ARM汇编语言（H）掌握嵌入式1inUX 操作系统内核结构及文件系统（四）掌握嵌入式系统的一般设计流程、典型开发环境及开发工具（五）掌握基于ARM嵌入式微处理器的典型接口设计（六）初步掌握基于嵌入式1inUX操作系统的软件设计三、课程的教学内容、重点和难点第一章嵌入式系统基础知识一、嵌入式系统简介二、嵌入式处理器第二章嵌入式系统一般设计方法一、嵌入式系统的层次结构二、嵌入式系统的设计流程第三章ARM处理器体系结构及指令系统一、ARM微处理器的体系结构二、指令系统三、基于ARM体系的汇编语言程序设计第四章基于ARM处理器的硬件平台设计一、基于微处理器的嵌入式系统的硬件设计二、存储系统的分析与设计三、通用I/O接口的设计第五章嵌入式1inux操作系统一、1i1IUX及其应用二、嵌入式1inux内核三、嵌入式1inUX文件系统第六章嵌入式1inux系统的Boot1oader设计一、Boot1oader的基本概念二、Boot1oader的具体实现重点：Boot1oader的基本概念难点：BOOt1Oader的具体实现第七章嵌入式1inux程序设计基础一、嵌入式1inUX开发基础二、1inUX的常用工具三、嵌入式1inUX操作系统的开发工具四、交叉开发环境重点：嵌入式1inUX操作系统的开发工具、难点：交叉开发环境第八章嵌入式1inux系统的驱动开发一、1inUX下的设备驱动程序简介二、设备驱动程序的开发过程三、典型设备驱动程序设计分析第九章嵌入式网络程序设计一、嵌入式以太网基础知识二、以太网接口设计三、1in1IX网络编程实现重点：以太网接口设计、1inUX网络编程实现难点：1inUX网络编程实现第十章嵌入式1inux图形用户界面编程一、1inux图形开发基础二、嵌入式1inIIX图形用户界面简介四、课程各教学环节要求（一）作业根据课程学习需要，安排适当课外作业。

文章编号：１００５－８４５１（２００９）０４－００４５－０３收稿日期：２００８－１０－２２作者简介：甘艳，在读硕士研究生；邱建东，讲师。

第１８卷第４期Ｖｏｌ．１８ Ｎｏ．４计算机与通信信号COMPUTER AND COMMUNICATION AND SIGNALＲＡＩＬＷＡＹＣＯＭＰＵＴＥＲＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ基于Ｗ５１００的以太网通信系统设计甘艳，邱建东，张宏林，王晶（兰州交通大学机电技术研究所，兰州７３００７０）摘要：应用射频识别技术、语音技术和以太网技术，采用高速８　ｂｉｔ单片机ＡＴｍｅｇａ３２Ｌ微控制器和Ｗ５１００以太网芯片设计了一种带刷卡功能的以太网通讯系统。

详细的设计了以太网通信系统的硬件电路。

采用模块化软件编程思想，重点介绍了以太网通信模块驱动程序的设计。

关键词：　Ｗ５１００；以太网；ＴＣＰ　／ＩＰ　协议栈；通信中图分类号：ＴＰ３９３．１１ 文献标识码：ＡDesign of Ethernet Communication System based on W5100GAN Y an, Qiu Jian-dong, ZHANG Hong-lin,W ANG Jing(Mechanical and Electrical Technology Institute, Lanzou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)Abstract: The Radio Frequency Identification, the voice technology and the Ethernet technology were used. One kind of Ethernet Communication System with card function was designed with the high speed 8bit MCU A Tmega32L and the Ethernet chip W5100. The modular software programming thought was mainly used to introduce the Ethernet connection module driver design.Key words: W5100; Ethernet; TCP /IP protocol stack; communication本文研究利用以太网芯片Ｗ５１００实现立体车库以太网通信系统设计。

基于WDF的PCI—E驱动设计和实现-权威资料本文档格式为WORD,若不是word文档,则说明不是原文档。

最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结【摘要】简要介绍了基于PCI-E的数据采集系统构成、开发工具选择、WDF对象模型及特点，重点介绍了WDF开发PCI-E驱动程序的主要方法步骤、DMA方式进行数据传输和事件通知的实现方法。

经过现场实际测试，该系统高效稳定可靠，所开发的驱动程序完全可以实现数据的高速传输。

【关键词】PCI-E总线；WDF模型；驱动程序；直接存储器访问1.引言PCI-Express是一种最具发展前景的总线和接口标准，早在2001年的春季英特尔开发者论坛（IDF）上，Intel公布了第三代I/O互联技术（3GIO），用以取代PCI总线和多种芯片的内部连接。

2001年底，包括Intel、AMD、Dell、IBM等20多家业界主导公司起草了新技术的规范，对其正式命名为PCI Express，简称PCI-E，代表着下一代I/O接口标准。

PCI-E采用与全双工通信技术类似的双通道传输模式，具有速度快、点对点串行传输，是两端设备可以独享带宽，扩展灵活方便，支持热插拔以及服务质量（QoS）的优点。

PCI-E总线具有极高的传输速率，规格从x1通道到x32通道，其中x1通道双向传输速度为5Gbps，而PCI-E 3.0规范中x32通道双向传输速度可达320Gbps，满足目前绝大部分场合的需要。

PCI-E设备连接到计算机系统必须有相应的驱动程序才能在计算机系统上正常工作。

PCI-E驱动程序的优劣直接关系到整个系统的性能和稳定性，因此，设计和开发稳定高效的PCI-E驱动程序具有重要意义。

2.硬件系统在设计PCI-E驱动程序之前，先对要控制的硬件系统和工作流程做简要的分析介绍。

硬件系统的基本结构框图如图1所示。

这是一套自行开发的基于PCI-E接口的分布式数据采集系统，主要实现了分布式高速数据采集及传输。

基于PowerPC的EPON系统中主控板驱动程序开发徐沛;黄俊;肖义;张际生【摘要】First, this paper introduces the overall design scheme of control board based on PowerPC processor and states the important role of GbE switch. And then we provide the structure of network device driver in embedded Linux.Based on that,we mainly analyze the development of switch driver on control board.%介绍了基于PowerPC处理器的主控板总体设计方案,阐述了千兆以太网交换芯片的重要作用,给出了嵌入式Linux操作系统中网络设备驱动程序的体系结构.在此基础上,重点分析了主控板交换芯片驱动程序的具体开发过程.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2011(035)011【总页数】3页(P60-62)【关键词】EPON;主控板;PowerPC;嵌入式Linux;交换芯片驱动程序【作者】徐沛;黄俊;肖义;张际生【作者单位】重庆邮电大学信号处理与片上系统实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号处理与片上系统实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号处理与片上系统实验室,重庆400065;重庆邮电大学信号处理与片上系统实验室,重庆400065【正文语种】中文【中图分类】TN9290 引言EPON（以太网无源光网络）是一种新型光接入网技术，它采用点到多点（P2MP）网络拓扑结构、无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务，具有运营维护成本低，便于拓展、传输距离远、带宽高及业务范围广等优点，因此其应用前景得到业内人士的普遍看好。

千兆以太网芯片88E1111 RGMII模式的驱动88E1111可工作在10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s下，由于DE2-115开发板在设计的时候只采用了4位数据端口，因此只能采用MII模式（100Mb/s），或者RGMII模式（1000Mb/s），看了官方的DATASHEET后，几乎得到什么，于是就想到了一个办法，就是将官方所给的关于RGMII的例程下到开发板上，然后将88E1111的配置寄存器里面的数据用NIOS II读出来，这样就获得了正确的配置数据，然后就将配置数据用NIOS II 配置给芯片，然后就遇到了很奇怪的事情：当我把配置的那几行代码都注释掉以后居然88E1111还可以继续正常运行，后来发现，只要给芯片的硬复位引脚Reset_n一个较长的复位即可，大概10~20ms就可以了。

具体如何将芯片通过CONFIG引脚配置成RGMII 模式，可以参考DE2-115的原理图。

下面就谈谈如何利用时钟的上升和下降沿收发数据。

以下两个图是连接图和时序图。

先谈输出端Tx：Tx端有三个信号，Txd_RGM，Tx_ctrl，Tx_clk，其中Tx_clk是由FPGA提供的125MHz 的时钟，Tx_RGM是发送的数据，Tx_ctrl在Tx_clk时钟上升沿发送的是Tx_en，在下降沿发送的是Tx_en和Tx_er的异或值。

Rx端也有三个信号：Rxd_RGM，Rx_ctrl，Rx_clk，其中Rx_clk是由88E1111提供的125MHz的时钟，Rx_RGM表示接收到的数据，Rx_ctrl在Rx_clk的上升沿收到的是Rx_en，在下降沿收到的是Rx_en和Rx_er的异或值。

由于一个always模块中不能同时使用时钟的上升和下降沿，可以调用DDIO模块，当然，也可以不用，下图就是不采用DDIO的一个示意图，这个是用来设计DDR SDRAM的，可以借鉴module rgmii_io(input Tx_clk,input Rx_clk,output Tx_clk_RGM,input[7:0] Txd,output [3:0] Txd_RGM,input Tx_en,input Tx_er,output Tx_ctrl,input[3:0] Rxd_RGM,output reg[7:0] Rxd,input Rx_ctrl,output reg Rx_dv,output reg Rx_er);assign Tx_clk_RGM = ~Tx_clk;//******************************************************************************//Tx control //******************************************************************************wire Tx_err;reg[3:0] Txd_low,Txd_high;reg Tx_en_d1,Tx_err_d1;assign Tx_err=Tx_en^Tx_er;assign Txd_RGM = Tx_clk ? Txd_low : Txd_high;assign Tx_ctrl = Tx_clk ? Tx_en_d1 : Tx_err_d1;always@(posedge Tx_clk)beginTxd_low <= Txd[3:0];Txd_high <= Txd[7:4];Tx_en_d1 <= Tx_en;Tx_err_d1 <= Tx_err;end//******************************************************************************//Rx control //******************************************************************************wire Rx_er_d1;reg[3:0] Rxd_low,Rxd_high;reg Rx_dv_d1,Rx_err_d1,Rx_dv_d2,Rx_er_d2;reg[7:0] Rxd_d1;assign Rx_er_d1=Rx_dv_d1^Rx_err_d1;wire Rx_clk_n;assign Rx_clk_n=~Rx_clk;always@(posedge Rx_clk_n)beginRxd_low<=Rxd_RGM;Rx_dv_d1<=Rx_ctrl;endalways@(posedge Rx_clk)beginRxd_high<=Rxd_RGM;Rx_err_d1<=Rx_ctrl;endalways@(posedge Rx_clk_n)beginRxd_d1<={Rxd_high,Rxd_low};Rx_dv_d2<=Rx_dv_d1;Rx_er_d2<=Rx_er_d1;endalways@(posedge Rx_clk)beginRxd<=Rxd_d1;Rx_dv<=Rx_dv_d2;Rx_er<=Rx_er_d2;end。

基于FPGAMicroBlaze软核实现的以太网设计方法作者：王晓鹏来源：《数字技术与应用》2017年第06期摘要：以太网是目前最流行的分组交换局域网技术，它的控制是分布式的，无中央权力的授权接入可以同时接入多台机器，自己检测载波是否空闲。

以太网技术具有简单、方便、价格低、速度高等特点，在军事、工业、教育、娱乐等方面获有着广泛的应用。

本设计主控芯片采用Sparntan 3E系列型号为XC3S500E-PQ208 的FPGA，以太网控制器采用DM9000芯片实现，详细阐述工程设计流程和软硬件实现方法。

关键词：FPGA；DM9000；MicroBlaze；嵌入式中图分类号：TP393.11；TN791 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0154-011 以太网技术基础以太网接口中最重要的协议是TCP/IP，包括应用层、传输层、Internet层、网络接口层、物理层。

在网络接口层包括逻辑数据控制子层（LLC）和媒体访问子层（MAC），MAC子层在上层协议和以太网之间传输和接收数据，确保以太网上第一个帧的数据遵循介质存取规则。

2 芯片选择2.1 FPGA芯片介绍Spartan3E系列的XC3S500E-PQ208，该芯片逻辑门数达50万门，有20块RAM，芯片内含208个I/O引脚，需要3.3V、2.5V、1.8V的I/O端口电压，各个分组独立供电。

2.2 以太网控制器DM9000介绍DM9000是一个综合、成本低的快速以太网控制器芯片，具有通用的处理器接口，传输速率达100Mbit/S，具有自适应，低功耗、高处理性能，支持3.3～5V电源电压。

它向外提供一个MII接口，支持8位、16位、32位的接口来适应不同的处理器对内部存储器的访问，且具备MAC控制器，简化了设计流程、能完成不同系统的软件驱动开发。

3 整体设计方案3.1 硬件设计整体硬件设计采用FPGA位主控制器，外接以太网控制芯片DM9000，DM9000自带物理（PHY）层处理接口和媒体接入控制（MAC）层处理接口，DM9000与水晶头（RJ-45）连接，DM9000提供了8位、16位、32 位三种不同的连接方式，本文选择8位的连接方式，DM9000原理图如图1所示。