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传统舞台控制系统所能实现的舞台效果已经不能够满足人们追求的绚丽多彩的舞台艺术效果以及安全可靠和实时同步的技术要求了。所以本文提出了一种基于POWERLINK以太网总线的舞台控制系统,利用POWERLINK总线的高速率、高可靠性和完全分散的控制系统的性能特点可以确保系统控制单元(舞台控制器)间数据通讯具有实时、智能、开放和安全等性能。舞台控制器采用FPGA加ARM的硬件设计架构可以保证系统具有足够的控制功能。论文首先分析POWERLINK的原理、结构和各项技术性能指标,并分析舞台控制系统网络连接需求和设计网络连接方案。之后分析舞台控制系统的控制功能,设计硬件电路方案并对关键硬件模块的原理图设计进行分析和计算。介绍上位机控制台的各项控制功能和系统冗余要求,完成系统数据帧通讯协议的设计,对管理节点和每一个被控节点的网络发送和接收参数进行配置。设计系统反馈帧、系统控制帧、节点反馈帧和节点控制帧的结构,计算映射发送和接收参数。设计FPGA和NiosⅡ程序结构和ARM程序流程图并分析了各种中断子程序的中断源、优先级和功能。最后介绍网卡驱动程序的结构和主要执行函数,确定上位机控制台试验软件的设计语言和程序架构。课题的方案设计关系到整个研究的可行性,所以设计和验证舞台控制系统的设计方案就成为了本课题的关键内容,系统网络连接方案又是其中的重点。经过一系列的初期调研后设计的系统网络连接方案,首先利用理论验证方法确定系统满足通讯周期和同步精度要求,然后通过课题建立的舞台控制系统实验验证了理论分析结果的正确性和舞台控制器设计方案的可行性。本文设计的舞台控制系统可以连接128个舞台控制器,实现10ms的通讯周期和100us的同步精度。采用冗余网络连接方式、NiosⅡ加ARM的双CPU控制模式以及上位机双机热备份等措施来确保舞台控制系统的可靠性。满足了当前以及今后一段时期的舞台控制技术的各项性能要求,有力的推动舞台控制技术的发展。