| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第9页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第9-12页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第10-11页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第11-12页 |
| 1.3 论文主要工作和创新点 | 第12-13页 |
| 1.4 论文组织结构 | 第13-15页 |
| 第二章 控制系统相关技术及方案设计 | 第15-28页 |
| 2.1 ePLC 技术简介 | 第15-17页 |
| 2.2 安全控制系统结构选择 | 第17-22页 |
| 2.2.1 IEC 61508 标准概述（GB/T.20438） | 第17-18页 |
| 2.2.2 系统结构简介 | 第18-21页 |
| 2.2.3 系统结构比较选择 | 第21-22页 |
| 2.3 FPGA 实现安全功能的优势 | 第22-24页 |
| 2.3.1 FPGA 简介 | 第22-23页 |
| 2.3.2 FPGA 在嵌入式领域的应用 | 第23页 |
| 2.3.3 FPGA 完成安全功能的优势 | 第23-24页 |
| 2.4 LVDS 技术 | 第24-26页 |
| 2.4.1 LVDS 技术 | 第24页 |
| 2.4.2 BLVDS 构架形式 | 第24-26页 |
| 2.5 控制器整体设计方案 | 第26-28页 |
| 第三章 安全 ePLC 的硬件设计及实现 | 第28-38页 |
| 3.1 背板模块 | 第28-29页 |
| 3.1.1 背板功能 | 第28页 |
| 3.1.2 通信接口 | 第28-29页 |
| 3.2 安全主控制器模块 | 第29-31页 |
| 3.2.1 主控制模块功能与需求分析 | 第29-30页 |
| 3.2.2 主控制模块结构设计 | 第30-31页 |
| 3.2.3 安全电路的实现 | 第31页 |
| 3.3 安全输入模块设计及关键电路 | 第31-33页 |
| 3.4 安全输出模块设计及关键电路 | 第33-35页 |
| 3.5 高可靠性电源模块设计 | 第35-38页 |
| 3.5.1 主电源模块设计 | 第35-37页 |
| 3.5.2 模块电路上 DC-DC 隔离电源 | 第37-38页 |
| 第四章 FPGA 功能分析与实现 | 第38-51页 |
| 4.1 安全功能分析 | 第38-42页 |
| 4.1.1 同步方法比较 | 第38-39页 |
| 4.1.2 冗余主控制模块运行同步 | 第39-41页 |
| 4.1.3 安全 I/O 模块数据同步 | 第41-42页 |
| 4.1.4 FPGA 对于 MCU 的诊断 | 第42页 |
| 4.2 基于 FPGA 的 BLVDS 通信实现 | 第42-48页 |
| 4.2.1 模块通信帧格式 | 第42-44页 |
| 4.2.2 模块通信仲裁机制 | 第44-47页 |
| 4.2.3 模块通信时序 | 第47-48页 |
| 4.3 CRC 校验 | 第48-51页 |
| 4.3.1 校验方式 | 第48-49页 |
| 4.3.2 CRC 校验的并行实现 | 第49-51页 |
| 第五章 关键实验及系统安全性验证 | 第51-56页 |
| 5.1 关键实验结果 | 第51-52页 |
| 5.2 系统可靠性分析 | 第52-56页 |
| 5.2.1 功能安全评估方法 | 第52-54页 |
| 5.2.2 系统失效概率计算 | 第54-56页 |
| 第六章 总结与展望 | 第56-57页 |
| 致谢 | 第57-58页 |
| References | 第58-61页 |
| 详细摘要 | 第61-63页 |