基于ARM+μC/OS-Ⅱ的水下滑翔机控制软件设计与实现
发布时间：2021-11-13 22:04
水下滑翔机是一种在海洋中作滑翔运动并在运动过程中采集观测和存储海洋环境信息的新型观测平台。为了开发出适用于水下滑翔机系统的控制软件，本文以自行研制的水下滑翔机为平台，在深入分析水下滑翔机控制系统特点的基础上，提出以ARM控制器和μC/OS-II实时操作系统为开发环境、C语言为开发语言的嵌入式软件的设计方案。分析水下滑翔机系统的控制原理，提出控制软件功能和性能的需求。根据需求和现有的技术和平台，选定采用ARM+μC/OS-II嵌入式系统控制方案，并搭建控制系统软件开发环境。通过可行性分析得出这个方案易于开发执行且能以高实时性可靠地实现水下滑翔机的智能功能。根据水下滑翔机的功能，制定本文软件设计的原则，提出了适用于本系统的架构设计。介绍任务功能函数的划分及其关联，最后给出控制系统的数据流图。进行嵌入式系统设计方法的讨论，阐明本设计的开发流程及关键节点。介绍了本文采用的μC/OS-II操作系统和ARM控制器，然后讲解了μC/OS-II操作系统在ARM控制器上的移植过程。开展水下滑翔机控制系统软件详细设计，这部分是本文软件开发的重点。首先给出了控制软件整体流程图，分析上层应用程序的任务函数调度...
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究背景及意义
1.3 水下滑翔机国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 水下机器人控制系统研究现状
1.5 嵌入式系统研究现状与发展方向
1.6 论文主要工作
2. 水下滑翔机控制软件总体设计
2.1 软件功能需求和开发平台
2.1.1 软件功能需求
2.1.2 软件开发平台
2.1.3 软件平台的可行性分析
2.2 水下滑翔机控制系统的工作原理
2.3 软件结构设计
2.3.1 软件设计原则
2.3.2 软件架构设计
2.3.3 任务函数划分及其关联
2.3.4 数据流图
2.4 本章小结
3. 基于 ARM 和μC/OS‐Ⅱ 的嵌入式系统
3.1 嵌入式系统简介
3.2 嵌入式设计方法总体讨论
3.2.1 嵌入式开发方法
3.2.2 开发平台的选择的原则
3.3 ARM 微控制器介绍
3.4 μC/OS‐Ⅱ 概述
3.5 μC/OS‐Ⅱ 在 ARM 平台上的移植
3.6 小结
4. 控制系统应用程序设计
4.1 控制软件整体流程
4.2 启动程序设计
4.3 航行控制任务
4.3.1 卫星通讯函数
4.3.2 控制指令发送函数
4.4 运动控制任务
4.4.1 浮力调节函数
4.4.2 姿态调节函数
4.5 采集存储任务
4.5.1 传感采集函数
4.5.2 数据存储函数
4.6 应急控制任务
4.7 本章小结
5. 水下滑翔机控制软件低功耗设计
5.1 引言
5.2 水下滑翔机功耗组成
5.3 STM32 控制器的低功耗模式
5.4 基于μC/OS‐II 控制软件的低功耗设计
5.5 低功耗效率评估
5.6 本章小结
6. 水下滑翔机控制软件试验结果
6.1 控制软件集成测试
6.1.1 多任务稳定性测试
6.1.2 大容量存储测试
6.1.3 低功耗效率评估测试
6.1.4 试验小结
6.2 水下滑翔机湖试
6.2.1 实验目的
6.2.2 实验方案
6.2.3 数据分析
6.2.4 试验小结
6.3 本章小结
7. 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARM嵌入式系统的设计及其应用[J]. 刘芳宇. 计算机光盘软件与应用. 2012(09)
[2]基于单片机的水下滑翔机控制系统设计[J]. 周杨,石秀华,刘飞飞. 国外电子测量技术. 2011(10)
[3]基于ARM的嵌入式中央空调控制器的设计[J]. 赵清艳,张超. 信息系统工程. 2011(06)
[4]水下滑翔机建模与运动PID控制[J]. 张福斌,汪刚,陈宇航,鲍鸿杰. 鱼雷技术. 2011(02)
[5]混合驱动水下自航行器控制系统设计[J]. 王晓鸣,王树新. 计算机工程与应用. 2009(23)
[6]水下滑翔机器人控制系统研究与开发[J]. 张禹,石莹,杨国哲,苏东海. 制造业自动化. 2009(05)
[7]水下滑翔机沿纵剖面滑行时水动力特性计算与分析[J]. 王冲,刘巨斌,张志宏,顾建农. 舰船科学技术. 2009(01)
[8]水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真[J]. 潘光,杜晓旭,宋保维,毛昭勇. 火力与指挥控制. 2006(08)
[9]嵌入式系统中软件优化的低功耗研究[J]. 王力生,夏志江. 单片机与嵌入式系统应用. 2006(04)
[10]温差能驱动的水下滑翔器设计与实验研究[J]. 王树新,王延辉,张大涛,何漫丽,朱光文,任炜. 海洋技术. 2006(01)
硕士论文
[1]嵌入式系统低功耗技术的研究和应用[D]. 刘伟伟.郑州大学 2012
[2]电驱动水下滑翔器控制系统研究[D]. 王义军.天津大学 2012
[3]基于ARM的嵌入式斜条机控制器的研究[D]. 王璇.中国海洋大学 2008
[4]基于QNX的水下滑翔机器人嵌入式控制系统的研究与实现[D]. 刘松.沈阳工业大学 2007
[5]嵌入式多媒体实验系统平台设计与实现[D]. 连晓平.华中科技大学 2006
[6]水下机器人模糊自适应控制的研究[D]. 孙玉山.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3493805
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 课题研究背景及意义
1.3 水下滑翔机国内外发展现状
1.3.1 国外发展现状
1.3.2 国内发展现状
1.4 水下机器人控制系统研究现状
1.5 嵌入式系统研究现状与发展方向
1.6 论文主要工作
2. 水下滑翔机控制软件总体设计
2.1 软件功能需求和开发平台
2.1.1 软件功能需求
2.1.2 软件开发平台
2.1.3 软件平台的可行性分析
2.2 水下滑翔机控制系统的工作原理
2.3 软件结构设计
2.3.1 软件设计原则
2.3.2 软件架构设计
2.3.3 任务函数划分及其关联
2.3.4 数据流图
2.4 本章小结
3. 基于 ARM 和μC/OS‐Ⅱ 的嵌入式系统
3.1 嵌入式系统简介
3.2 嵌入式设计方法总体讨论
3.2.1 嵌入式开发方法
3.2.2 开发平台的选择的原则
3.3 ARM 微控制器介绍
3.4 μC/OS‐Ⅱ 概述
3.5 μC/OS‐Ⅱ 在 ARM 平台上的移植
3.6 小结
4. 控制系统应用程序设计
4.1 控制软件整体流程
4.2 启动程序设计
4.3 航行控制任务
4.3.1 卫星通讯函数
4.3.2 控制指令发送函数
4.4 运动控制任务
4.4.1 浮力调节函数
4.4.2 姿态调节函数
4.5 采集存储任务
4.5.1 传感采集函数
4.5.2 数据存储函数
4.6 应急控制任务
4.7 本章小结
5. 水下滑翔机控制软件低功耗设计
5.1 引言
5.2 水下滑翔机功耗组成
5.3 STM32 控制器的低功耗模式
5.4 基于μC/OS‐II 控制软件的低功耗设计
5.5 低功耗效率评估
5.6 本章小结
6. 水下滑翔机控制软件试验结果
6.1 控制软件集成测试
6.1.1 多任务稳定性测试
6.1.2 大容量存储测试
6.1.3 低功耗效率评估测试
6.1.4 试验小结
6.2 水下滑翔机湖试
6.2.1 实验目的
6.2.2 实验方案
6.2.3 数据分析
6.2.4 试验小结
6.3 本章小结
7. 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARM嵌入式系统的设计及其应用[J]. 刘芳宇. 计算机光盘软件与应用. 2012(09)
[2]基于单片机的水下滑翔机控制系统设计[J]. 周杨,石秀华,刘飞飞. 国外电子测量技术. 2011(10)
[3]基于ARM的嵌入式中央空调控制器的设计[J]. 赵清艳,张超. 信息系统工程. 2011(06)
[4]水下滑翔机建模与运动PID控制[J]. 张福斌,汪刚,陈宇航,鲍鸿杰. 鱼雷技术. 2011(02)
[5]混合驱动水下自航行器控制系统设计[J]. 王晓鸣,王树新. 计算机工程与应用. 2009(23)
[6]水下滑翔机器人控制系统研究与开发[J]. 张禹,石莹,杨国哲,苏东海. 制造业自动化. 2009(05)
[7]水下滑翔机沿纵剖面滑行时水动力特性计算与分析[J]. 王冲,刘巨斌,张志宏,顾建农. 舰船科学技术. 2009(01)
[8]水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真[J]. 潘光,杜晓旭,宋保维,毛昭勇. 火力与指挥控制. 2006(08)
[9]嵌入式系统中软件优化的低功耗研究[J]. 王力生,夏志江. 单片机与嵌入式系统应用. 2006(04)
[10]温差能驱动的水下滑翔器设计与实验研究[J]. 王树新,王延辉,张大涛,何漫丽,朱光文,任炜. 海洋技术. 2006(01)
硕士论文
[1]嵌入式系统低功耗技术的研究和应用[D]. 刘伟伟.郑州大学 2012
[2]电驱动水下滑翔器控制系统研究[D]. 王义军.天津大学 2012
[3]基于ARM的嵌入式斜条机控制器的研究[D]. 王璇.中国海洋大学 2008
[4]基于QNX的水下滑翔机器人嵌入式控制系统的研究与实现[D]. 刘松.沈阳工业大学 2007
[5]嵌入式多媒体实验系统平台设计与实现[D]. 连晓平.华中科技大学 2006
[6]水下机器人模糊自适应控制的研究[D]. 孙玉山.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3493805
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3493805.html
