STM32与FPGA的结合开发控制器

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PLC系统主机控制器选用STM32F407IGT6，它采用Cortex-M4内核，主频
高达168MHz。存储器部分包括1MB大小的Flash和192+4KB的SRAM，其中
4KB SRAM用于保存掉电不丢失的数据。在本课题设计的PLC系统中SRAM用
于存储缓存数据和软元件地址，Flash用于存储PLC系统程序、PLC源程序及源
程序解码结果。数据通信传输部分包括2个DMA控制器、2个CAN总线接口
和一个FSMC总线控制器。上位机通过DMA控制器下载PLC源程序到STM32,
CAN总线接口用于和人接界面、手持式编程器连接，方便观察PLC系统运行状
态和现场编程调试，FSMC总线则用于STM32与FPGA之间的数据通信。

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PLC系统执行PLC程序的过程实质上是对特定的寄存器进行操作。PLC程
序中存在大量的指令及软元件，需要特定的存储空间来分配指令及软元件的地
址，实现指令执行对象和软元件寄存器地址一一对应。同时PLC系统与上位机、
监控器等外部设备通信也需要缓存空间来临时存储动态数据。下载到PLC系统
中PLC源程序以及PLC源程序解码后的程序需要满足系统掉电不丢失的要求，
保证系统重新上电后依然可以有效运行。此外，本课题设计的PLC系统还包括
STM32与FPGA之间的通信，需要规划特定的存储空间来满足STM32与FPGA
之间的数据通信。因此，合理的规划PLC系统存储空间对于PLC系统有效运行
尤为重要。

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为操作系统数据存储区分配地址范围0x1000 0000一0x1000 FFFF，大小64KB
的存储空间;PLC系统运行缓存区将动态存储PLC系统运行过程中的变量以及
上位机、手持编程设备与PLC的通信数据，为其分配地址范围0x2000 0000-
Ox20013FFF，大小80KB的存储空间;PLC软元件地址配置区为PLC软元件设
定固定的存储单元以便获取固定地址的数据，为其分配地址范围0x2001 4000-
0x2001 BFFF，大小32KB的存储空间;为PLC源程序解码结果缓存区分配地址范
围0x2001 C000一0x2001 FFFF，大小16KB的存储空间。

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只看该作者 · 2019-10-8 10:41

高大上的开发方式。

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该分配方案中使用了FLASH模块的11个扇区，共计580KB大小的存储空间。
其中，为PLC系统程序存储区分配256KB大小空间，但未对实际PLC系统程序
大小进行测试说明，本论文通过测试分析将其大小改为64KB;同时为PLC系统
运行状态和配置均分配了32KB大小空间，在实际PLC系统运行过程中它们只
是作为状态标记并不需要如此大的存储空间，本论文将其大小均改为8KB。通
过表2-2可以看出，优化后的FLASH模块空间分配方案只用了7个扇区，272KB
大小的存储空间，节约了308KB的FLASH空间，同时减少了FLASH模块扇区
的使用。在占用最少资源情况下满足PLC系统存储功能，同时避免过多扇区擦
除带来的数据丢失问题。

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