题目：工业以太网现场总线EtherCAT固化协议主站设计

近些年来，计算机技术和网络技术飞速发展，并已经逐渐应用于现场控制领域，从而产生了实时以太网工业总线（Real Time Ethernet Fieldbus）。在现有的多种工业以太网协议中，国际实时工业以太网标准EtherCAT协议具有突出性能优点和极高的实时性。EtherCAT协议的配置和初始化过程比较复杂，要求开发人员对协议非常熟悉，并且具有丰富的实时控制程序开发经验。为了更方便地应用EtherCAT协议技术，本论文设计开发EtherCAT固化协议芯片和基于PC计算机的固化协议主站——ECAT-HARD卡，将EtherCAT协议的配置和收发数据协议固化在芯片上，使控制系统开发人员可以不必了解EtherCAT协议的具体细节，将EtherCAT接口作为硬件来使用，用精简的协议指令实现EtherCAT数据通信。论文研究了基于FPGA芯片的EtherCAT固化协议主站的硬件和软件设计、开发方法及过程。FPGA芯片使用Nios II嵌入式软核处理系统，实现EtherCAT通信协议，控制EtherCAT从站初始化，设置参数、指令和状态数据等；同时通过PCI总线和上位机通信，实时和上位计算机（或工控机）交换EtherCAT主从站数据、信息。本论文提出的设计方案从实际角度出发，在设计中经过反复分析、修改、实验和调试，最终完成了固化协议芯片和主站卡的整体设计。通过实验系统验证固化协议主站的功能，论文介绍了实验系统的组成和测试步骤，测试结果表明控制系统达到了预期的设计目标，并提出了进一步研究和改善的方向。