从站控制器是工业自动化控制系统中实现总线通信、现场传感器采集、电机等执行器控制功能的基础部件。为满足各类工业现场执行器与传感器的使用需求，解决从站控制器硬软件设计繁琐、开发效率低、升级移植困难的问题，通过对典型从站控制器的硬软件构成分析，提出了一种从站控制器的模型化开发方法。建立了从站控制器共性的实时以太网通信处理模型以及实际应用中常见的数字量I/O、模拟量I/O、运动控制、通信接口转换从站的设备控制模型，采用模型代码自动生成与移植方法，在国产硬件平台上实现了从站控制器软件的标准化快速开发。实验结果验证了本文所提模型化开发方法的有效性，为实现国产化从站控制器软件的快速开发和升级移植提供了的有效手段。

针对光缆外层断股监测精度和敏感度较低的问题，文章提出了一种基于光纤温度传感的光缆外层断股高精度监测方法。分析光纤温度传感器的数据高速采集电路、信号放大与光/电转换电路等，获取最优监测模式；在光缆上布设光纤温度传感器，进行外层断股温度数据采集；引入小波去噪方法，构建光缆外层温度数据的信号模型，进行有效的信噪分离，完成光缆断股高精度监测。以24B1-45与24B1-08型号的光纤复合架空地线（OPGW）光缆为例，实例实验结果表明，光纤温度传感器的信噪比最高可达152和157 dB，响应频率最高可达6 230和6 310次/s。应用该方法后，保证光缆外层断股监测没有受到过多干扰且具有较高的监测精度，满足高精度监测需求，能够通过温度有效检测出光缆外层断股情况，为偏远地区光缆外层的故障监测提供可靠保障。

光网络终端（network terminal，NT）是光纤数据总线中的数据传输与处理终端，是光纤总线的重要组成部分。介绍了一种集成通用异步收发传输（universal asynchronous receiver & transmitter，UART）、控制器域网（controller area network，CAN）、以太网、高速串行计算机扩展总线（peripheral component interconnect express，PCIE）等多种接口的NT。这种NT以现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array，FPGA）为硬件基础，通过设计各接口对应知识产权模块（intellectual property core，IP核），以及基于FPGA平台设计不同接口数据格式转换逻辑模块，完成了符合光纤数据总线要求的NT设计。以该方法设计的NT可以低延时处理在光纤数据总线上UART、CAN、以太网、PCIE等接口的数据。最后，通过与国内外相似总线产品和标准比对，表明该种NT组成的光纤数据总线可以有效解决不同类型接口之间数据传输的问题。

在总线式控制系统中，现场总线的传输速率和同步精度是影响多轴协同加工任务完成速度和精度的关键因素。为满足高速、高精制造装备对控制系统现场总线传输速率、同步精度的性能要求，解决工业通信总线信息安全问题，以国产FPGA芯片为平台，设计符合IEEE802.3规范的通用以太网接口电路，构建线型级联网络拓扑架构。通过研究工业控制过程数据与服务数据的通道传输原理，提出了一种通道映射的数据传输方法，使总线数据的传输效率得到提升。采用分布式时钟同步机制，利用时间戳计算网络传输延时和时间偏移，通过对总线控制器进行补偿达到同步控制的目的。实验结果表明，所设计的高精度同步实时以太网总线控制器，在100 Mb/s以太网链路中最小通信周期可达250 μs，网络各节点的同步精度小于50 ns，达到国际先进水平。

提出了一种基于电容触摸屏的触摸控制板设计方案，采用HB6096总线作为触摸控制板与机上交互设备的数据传输接口，以FPGA作为主控芯片，控制电路通过I²C接口读取电容触摸屏上报的数据信息，将数据进行打包处理并通过驱动器传送到交互接口，最终实现对显示画面的光标移动和点击选择功能。

为集数码显示器和TFT-LCD的优点于一身，进一步丰富嵌入式系统教学案例，本文设计了基于FSMC总线的嵌入式系统多显示终端实验装置。硬件设计使用FSMC总线的Bank1.Sector4连接LCD，FSMC接口与LCD数据、控制信号直接相连，由FSMC控制器产生LCD的8080控制时序。数码显示器通过锁存器与LCD复用数据线，FSMC总线的Bank1.Sector3片选信号反相后作为数码显示器的选通信号。软件设计借助STM32CubeMX完成FSMC初始化，实现数码显示器和LCD底层驱动，移植LCD基础显示和高层应用程序。运行测试表明，系统运行稳定可靠，显示效果清晰流畅，软硬件设计大为简化，为嵌入式系统多显示终端并行扩展提供了一个经典案例。