【摘 要】
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上海光源是先进的第三代中能同步辐射装置。联锁保护系统是上海光源中为保护重要设备而设置的控制子系统,快联锁保护系统是整个上海光源联锁保护系统的一部分,其联锁响应时间
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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上海光源是先进的第三代中能同步辐射装置。联锁保护系统是上海光源中为保护重要设备而设置的控制子系统,快联锁保护系统是整个上海光源联锁保护系统的一部分,其联锁响应时间要求小于1ms。
由于上海光源联锁保护系统普遍使用的可编程逻辑控制器(PLC)的响应时间达到数十毫秒级,不能满足快联锁的时间要求。本文介绍了一种基于FPGA和ARM的控制器的硬件实现,FPGA具有灵活的逻辑再编程能力,主要用于实现稳定可靠的硬件联锁逻辑处理,响应速度达到微秒级；ARM运行嵌入式系统用来监控联锁逻辑信号的状态。
围绕系统功能,将控制器划分为ARM子系统、FPGA子系统以及外围接口等功能子模块,并针对每个功能模块进行了硬件选型。然后分析了各个功能模块的技术细节,并按照划分的各个功能模块对控制器进行了设计以及稳定性测试。完成了硬件平台设计之后,论文接着讨论了嵌入式交叉开发环境的建立方法,分析了Bootloader的启动流程,并参照已有的启动程序对目标硬件平台的启动代码作了修改和移植。论文随后讨论了嵌入式Linux操作系统的启动流程,同时创建了文件系统。接下来,论文重点讨论了字符型设备的驱动程序框架及对FPGA驱动程序的实现过程。为了验证控制器的功能,论文还进行了系统联锁功能的模拟测试。结果表明,该控制器能实现快联锁的系统要求。
论文的最后,对整个控制器的设计进行了总结,同时提出了未来的改进以及发展方向。
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