01
PLC扫描引擎概述
PLC工作原理、扫描周期概念、逻辑扫描引擎在芯片中的角色。
基础概念
02
硬件架构基础
PLC芯片的CPU核心、内存映射、I/O接口、总线结构。
硬件架构
03
指令集设计
PLC常用指令（LD、AND、OR、OUT、TIM、CNT）的二进制编码与操作码设计。
指令编码
04
扫描周期详解
输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段的时间模型与硬件实现。
时序核心
05
梯形图到逻辑网表
梯形图（Ladder Diagram）的解析与转换为逻辑网表（Netlist）的算法。
编译算法
06
逻辑网表的数据结构
使用邻接表、邻接矩阵或自定义结构体存储逻辑网表。
数据结构存储
07
扫描引擎核心算法
深度优先搜索（DFS）与广度优先搜索（BFS）在逻辑网表遍历中的应用。
算法遍历
08
状态机设计
扫描引擎的主状态机（IDLE、FETCH、DECODE、EXECUTE、WRITEBACK）设计。
FSM控制
09
流水线技术
三级流水线（取指、译码、执行）在PLC扫描引擎中的实现与冒险处理。
流水线性能
10
内存管理
变量存储区、定时器/计数器存储区、系统状态区的地址分配与访问优化。
内存优化
11
I/O映射机制
物理I/O端口与内部寄存器的映射表设计与动态更新策略。
I/O映射
12
中断处理
外部中断、定时中断在扫描周期中的插入机制与优先级管理。
中断实时
13
看门狗定时器
扫描超时检测、看门狗复位逻辑与系统可靠性设计。
可靠性WDT
14
多任务调度
分时轮询、优先级抢占式调度在PLC扫描引擎中的实现对比。
调度RTOS
15
通信协议栈
Modbus、Profinet等协议在扫描引擎中的集成与数据交换机制。
通信协议
16
调试与诊断
JTAG接口、断点设置、单步执行、变量监视的硬件支持。
调试JTAG
17
性能优化
指令缓存（Cache）、分支预测、预取技术在扫描引擎中的应用。
优化Cache
18
低功耗设计
时钟门控、电源域划分、动态电压频率调整（DVFS）在PLC芯片中的实践。
低功耗DVFS
19
安全机制
内存保护单元（MPU）、安全启动、循环冗余校验（CRC）在扫描引擎中的集成。
安全MPU
20
仿真验证
使用Verilog/VHDL搭建扫描引擎的仿真测试平台与测试用例设计。
仿真Verilog
21
FPGA原型验证
在FPGA上实现扫描引擎原型，进行硬件加速与功能验证。
FPGA原型
22
RTL编码实践
扫描引擎关键模块（取指单元、译码器、执行单元）的RTL代码编写规范。
RTL编码
23
综合与时序分析
逻辑综合、静态时序分析（STA）在扫描引擎设计中的关键路径优化。
STA综合
24
布局布线
芯片后端设计中扫描引擎模块的布局策略与时钟树综合。
后端CTS
25
固件与硬件协同
扫描引擎微码设计、固件升级机制与硬件抽象层（HAL）接口。
固件HAL
26
实时性保障
扫描周期抖动（Jitter）分析、确定性执行路径设计与最坏情况执行时间（WCET）估算。
实时WCET
27
容错设计
三模冗余（TMR）、错误检测与纠正（ECC）在扫描引擎关键路径中的应用。
容错TMR
28
工业现场总线集成
EtherCAT、CANopen等实时总线与扫描引擎的数据同步机制。
总线EtherCAT
29
高级功能扩展
运动控制、PID调节、模糊逻辑在扫描引擎中的协处理器加速方案。
扩展协处理器
30
未来趋势
AI辅助编程、边缘计算、TSN（时间敏感网络）对PLC扫描引擎架构的影响。
前沿TSN