基于狀態(tài)機的PLC處理器設(shè)計研究.pdf

1、隨著PLC應(yīng)用的迅速發(fā)展，PLC對處理器的要求也隨之不斷提高。PLC需要處理器像商用處理器那樣越來越廉價，像DSP處理器那樣數(shù)據(jù)處理能力越來越強，特別是需要處理器具備工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場上的實時處理性能。本文對現(xiàn)有PLC及其處理器的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展方向、工作方式、工作需求進行了大量的研究和分析，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款針對于PLC應(yīng)用的實時性高效率的處理器——基于狀態(tài)機的PLC處理器。經(jīng)過研究，筆者在本文中提出了高效率處理器理念和狀態(tài)機群理念，并將

2、狀態(tài)機群理念作為本論文的創(chuàng)新點。
　　高效率處理器理念就是，以盡量少的程序代碼完成盡量多的數(shù)據(jù)處理，其具體描述指標(biāo)是MDPS（Millions of Data Per Second，每秒多少百萬數(shù)據(jù)）和DIR（Data Instructions Ratio，數(shù)據(jù)指令比）；狀態(tài)機群理念就是通過主狀態(tài)機-從狀態(tài)機的狀態(tài)機群來實現(xiàn)較為復(fù)雜而重復(fù)的具體的數(shù)據(jù)處理操作（8051單片機的SFR部分，就是 CPU控制下的一種可配置狀態(tài)機群）；避

3、免重復(fù)取指令造成的總線占用，以獲得比RISC更高的數(shù)據(jù)處理效率，比DSP更高的靈活性；通過數(shù)組加法和鏈表搜索的算例作了具體的詳細解釋。
　　本文完成了基于狀態(tài)機的PLC處理器的如下設(shè)計：處理器架構(gòu)設(shè)計（操作集成的數(shù)組加法和鏈表搜索）；指令系統(tǒng)設(shè)計（程序計數(shù)器設(shè)計、取指令操作設(shè)計、指令集設(shè)計、指令碼設(shè)計、特殊功能寄存器設(shè)計）；并且運用Verilog HDL硬件描述語言編程實現(xiàn)了，主從狀態(tài)機、狀態(tài)機群、狀態(tài)機群的存儲器、狀態(tài)機處理器指