基于CANopen通信的嵌入式数控系统人机接口的研究
发布时间：2022-08-02 21:45
数控机床作为装备制造业的工作母机,发展装备制造业的前提就是发展数控机床,数控机床的发展也反映了一个国家的装备制造业的发展情况。数控系统的人机接口作为数控系统中一个重要组成部分,在数控系统中承担着数控机床的加工程序数据输入、机床控制、数控系统状态显示、机床参数设置等功能。为满足功能需求,传统的人机接口采用并行通信的方式与其他设备进行通信,这种方式造成了通信线路庞大,系统复杂度高等问题。论文在学习国内外数控系统的基础上,采用CANopen通信作为人机接口的通信模块,一方面减少了进行系统通信时的连线数量;另一方面,采用标准通信协议CANopen,提高了产品的互换性和通用性。论文所设计的人机接口在功能上包含了FANUC数控系统中的显示功能、系统操作面板、机床操作面板、手摇脉冲发生器和附加的输入/输出接口等。论文的主要研究工作如下:首先介绍了CAN总线和CANopen协议,包括从硬件实现和软件实现方式。之后对人机接口进行了需求分析,确定人机接口ARM+Linux+Mini GUI+CANopen的总体设计方案,并针对设计方案,对人机接口进行了硬件平台设计,介绍了键盘模块、手轮模块以及CAN总线模...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题相关内容的现状和发展
1.1.1 数控系统的现状和发展
1.1.2 CAN和CANopen总线通信的现状
1.2 人机接口
1.3 课题研究的目的和意义
1.4 本文研究的主要内容与章节安排
1.4.1 本文研究内容
1.4.2 本文章节安排
第二章 CAN总线及CANopen通信协议介绍
2.1 CAN总线介绍
2.1.1 CAN总线概述
2.1.2 CAN总线的工作原理
2.2 CANopen协议介绍
2.2.1 CANopen概述
2.2.2 通信对象
2.2.3 对象字典
2.3 CANopen通信的优势
2.4 本章小结
第三章 数控系统人机接口分析及硬件平台设计
3.1 需求分析
3.2 系统方案设计
3.2.1 处理器的选择
3.2.2 嵌入式操作系统的选择
3.2.3 人机接口界面开发工具选择
3.3 人机接口硬件设计
3.3.1 CAN总线电路
3.3.2 手轮接口电路设计
3.3.3 键盘模块
3.4 本章小结
第四章 人机接口软件设计
4.1 软件开发环境搭建
4.1.1 Bootloader的移植
4.1.2 Linux移植
4.1.3 Linux设备驱动开发
4.2 应用程序开发
4.2.1 输入数据读取程序
4.2.2 加工代码解析实现
4.2.3 刀具补偿实现
4.2.4 操作界面设计
4.2.5 CANopen通讯设计
4.3 本章小结
第五章 人机接口功能测试
5.1 人机接口测试平台
5.2 人机接口CANopen通讯测试
5.3 本章小结
总结和展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CAN总线的多功能车辆自动闭锁系统设计[J]. 邹浙湘,刘小静,林鼎钊. 电子设计工程. 2018(04)
[2]基于CAN总线的常见的应用层协议:J1939,CANopen,DeviceNet[J]. 国内外机电一体化技术. 2018(01)
[3]基于CAN总线的锅炉膨胀监测系统设计[J]. 杜蕙,方彦军,孔政敏. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[4]基于CAN总线的常见的应用层协议:J1939,CANopen,DeviceNet[J]. 国内外机电一体化技术. 2018 (01)
[5]数控机床的现状及发展趋势[J]. 赵晓丽,陈丙伟. 河北农机. 2017(12)
[6]基于ARM与Linux的开放式数控系统具体实现[J]. 张占昭. 数字技术与应用. 2017(11)
[7]我国数控机床的发展趋势与对策[J]. 郭静. 时代农机. 2017(08)
[8]浅谈数控技术的现状及发展[J]. 李凤来,黄澎. 农村经济与科技. 2017(10)
[9]基于CANopen协议的数字量I/O模块实现[J]. 裴世聪,丁建业,洪占勇,文长明,魏冬冬. 机械工程师. 2017(05)
[10]开放式数控系统的发展趋势[J]. 李云. 金属加工(冷加工). 2017(06)
硕士论文
[1]基于uC/OS-II和ARM9的嵌入式数控系统人机接口研究[D]. 叶蕾.华南理工大学 2015
[2]基于ARM和FPGA的数控系统人机接口设计[D]. 林嘉洪.华南理工大学 2014
[3]蓝天数控系统刀具管理模块的设计与实现[D]. 郭利姣.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[4]基于μC/OS操作系统的机床数控系统人机接口研究[D]. 罗柠.华南理工大学 2013
[5]基于CAN总线的分布式数控系统研究[D]. 金振华.山东大学 2013
[6]基于CANopen协议的娱乐机器人避障系统研究[D]. 衣志强.太原科技大学 2013
[7]基于FANUC数控系统的刀具补偿算法研究[D]. 方小明.浙江工业大学 2012
[8]基于ARM9的电脑横机可视化数据处理系统研究[D]. 项贤军.东华大学 2012
[9]基于ARM9的嵌入式Linux系统的研究与应用[D]. 徐士强.南京邮电大学 2012
[10]总线型数控系统通信技术的研究与应用[D]. 黄兴.华中科技大学 2011
本文编号：3669308
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题相关内容的现状和发展
1.1.1 数控系统的现状和发展
1.1.2 CAN和CANopen总线通信的现状
1.2 人机接口
1.3 课题研究的目的和意义
1.4 本文研究的主要内容与章节安排
1.4.1 本文研究内容
1.4.2 本文章节安排
第二章 CAN总线及CANopen通信协议介绍
2.1 CAN总线介绍
2.1.1 CAN总线概述
2.1.2 CAN总线的工作原理
2.2 CANopen协议介绍
2.2.1 CANopen概述
2.2.2 通信对象
2.2.3 对象字典
2.3 CANopen通信的优势
2.4 本章小结
第三章 数控系统人机接口分析及硬件平台设计
3.1 需求分析
3.2 系统方案设计
3.2.1 处理器的选择
3.2.2 嵌入式操作系统的选择
3.2.3 人机接口界面开发工具选择
3.3 人机接口硬件设计
3.3.1 CAN总线电路
3.3.2 手轮接口电路设计
3.3.3 键盘模块
3.4 本章小结
第四章 人机接口软件设计
4.1 软件开发环境搭建
4.1.1 Bootloader的移植
4.1.2 Linux移植
4.1.3 Linux设备驱动开发
4.2 应用程序开发
4.2.1 输入数据读取程序
4.2.2 加工代码解析实现
4.2.3 刀具补偿实现
4.2.4 操作界面设计
4.2.5 CANopen通讯设计
4.3 本章小结
第五章 人机接口功能测试
5.1 人机接口测试平台
5.2 人机接口CANopen通讯测试
5.3 本章小结
总结和展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CAN总线的多功能车辆自动闭锁系统设计[J]. 邹浙湘,刘小静,林鼎钊. 电子设计工程. 2018(04)
[2]基于CAN总线的常见的应用层协议:J1939,CANopen,DeviceNet[J]. 国内外机电一体化技术. 2018(01)
[3]基于CAN总线的锅炉膨胀监测系统设计[J]. 杜蕙,方彦军,孔政敏. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[4]基于CAN总线的常见的应用层协议:J1939,CANopen,DeviceNet[J]. 国内外机电一体化技术. 2018 (01)
[5]数控机床的现状及发展趋势[J]. 赵晓丽,陈丙伟. 河北农机. 2017(12)
[6]基于ARM与Linux的开放式数控系统具体实现[J]. 张占昭. 数字技术与应用. 2017(11)
[7]我国数控机床的发展趋势与对策[J]. 郭静. 时代农机. 2017(08)
[8]浅谈数控技术的现状及发展[J]. 李凤来,黄澎. 农村经济与科技. 2017(10)
[9]基于CANopen协议的数字量I/O模块实现[J]. 裴世聪,丁建业,洪占勇,文长明,魏冬冬. 机械工程师. 2017(05)
[10]开放式数控系统的发展趋势[J]. 李云. 金属加工(冷加工). 2017(06)
硕士论文
[1]基于uC/OS-II和ARM9的嵌入式数控系统人机接口研究[D]. 叶蕾.华南理工大学 2015
[2]基于ARM和FPGA的数控系统人机接口设计[D]. 林嘉洪.华南理工大学 2014
[3]蓝天数控系统刀具管理模块的设计与实现[D]. 郭利姣.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[4]基于μC/OS操作系统的机床数控系统人机接口研究[D]. 罗柠.华南理工大学 2013
[5]基于CAN总线的分布式数控系统研究[D]. 金振华.山东大学 2013
[6]基于CANopen协议的娱乐机器人避障系统研究[D]. 衣志强.太原科技大学 2013
[7]基于FANUC数控系统的刀具补偿算法研究[D]. 方小明.浙江工业大学 2012
[8]基于ARM9的电脑横机可视化数据处理系统研究[D]. 项贤军.东华大学 2012
[9]基于ARM9的嵌入式Linux系统的研究与应用[D]. 徐士强.南京邮电大学 2012
[10]总线型数控系统通信技术的研究与应用[D]. 黄兴.华中科技大学 2011
本文编号：3669308
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3669308.html
