基于ARM微处理器的多轴运动控制器的研究

发布时间：2017-10-13 14:40

  本文关键词：基于ARM微处理器的多轴运动控制器的研究

  更多相关文章： ARM μC/OS-II μCGUI FPGA 插补

【摘要】：随着计算机技术与制造工业的发展,运动控制技术深刻地改变着传统工业的生产模式。运动控制器作为运动控制系统的核心部分,论文通过建立基于ARM的嵌入式运动控制器的软、硬件平台,使其满足精度高,低成本、高稳定性、开放式等特点,来满足市场的较大需求。本文选择以切割机的运动控制器作为研究对象,经过对比不同运动控制器的设计方案,提出了以嵌入式ARM处理器为核心处理器,FPGA为运动控制器的从处理器的方案和μC/OS-II作为系统的实时嵌入式操作系统的设计方案。在此基础上完成了硬件平台的搭建,以及外围电路的设计。将实时操作系统件μC/OS-II移植到ARM芯片,并且对任务模块进行了划分和设计。通过FPGA内部生成的双端口RAM,完成了ARM与FPGA之间的数据读写。选择并采用了S型加减速控制算法以及最小偏差法的插补算法,完成直线与圆弧插补器的设计,实现曲线的轮廓控制。为了更方便直观的操作,系统同时设计了μC/GUI触摸显示界面。本文给出了μC/OS-II操作系统的移植过程,并在ADS交叉编译软件上完成了操作系统和图形开发系统的整合移植。详细介绍了S型加减速与最小偏差法插补方法的设计方案,并且在Quartus II软件上设计完成了插补模块,运用Modelsim仿真软件进行了仿真。最后分别对控制系统和编程方法,进行了测试与仿真,满足设计要求。
【关键词】：ARM μC/OS-II μCGUI FPGA 插补
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 选题目的与意义8-9
• 1.2 运动控制技术9-10
• 1.2.1 运动控制器9-10
• 1.2.2 运动控制器的发展与应用10
• 1.3 μC/OS嵌入式系统10-12
• 1.4 研究和控制的对象12-13
• 1.4.1 切割机器人运动控制器的特点12-13
• 1.4.2 切割机器人运动控制器的基本结构13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 运动控制器的总体设计方案14-23
• 2.1 嵌入式操作系统的硬件设计14-15
• 2.2 嵌入式操作系统的软件设计15
• 2.3 控制方案的比较与选择15-16
• 2.4 运动控制算法16-19
• 2.4.1 插补算法的选择16-17
• 2.4.2 加减速算法的选择17-19
• 2.5 最小偏差法算法19-22
• 2.5.1 直线插补算法19-21
• 2.5.2 圆弧插补算法21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第3章 硬件设计23-35
• 3.1 ARM上的硬件部分23-29
• 3.1.1 电源、时钟与复位电路23-25
• 3.1.2 JTAG接.电路25
• 3.1.3 数据存储系统25-28
• 3.1.4 触摸屏接.电路28-29
• 3.2 FPGA上的硬件部分29-34
• 3.2.1 FPGA开发板29-31
• 3.2.2 电源电路31
• 3.2.3 复位电路31-32
• 3.2.4 50M有源晶振32
• 3.2.5 FPGA的按键32-33
• 3.2.6 SDRAM电路33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 基于ARM嵌入式微处理器的软件设计35-45
• 4.1 运动控制器中的BootLoader35
• 4.2 μC/OS-II的原理分析35-38
• 4.2.1 任务和任务控制块36
• 4.2.2 任务状态36-37
• 4.2.3 任务调度37-38
• 4.3 μC/OS-II在ARM上的移植38-41
• 4.3.1 μC/OS-II的体系结构38-39
• 4.3.2 μC/OS-II移植过程39-41
• 4.4 μC /GUI概述41-44
• 4.4.1 设计思路41-42
• 4.4.2 μC /GUI的移植42-43
• 4.4.3 人机交互模块43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 FPGA模块设计45-57
• 5.1 软件开发工具45-46
• 5.2 双口RAM的通信模块46-50
• 5.3 最小偏差法插补模块50-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第6章 控制系统的测试与仿真57-64
• 6.1 系统仿真验证57-61
• 6.1.1 人机界面57-58
• 6.1.2 软件仿真58-61
• 6.2 示波器验证61-63
• 6.3 本章小结63-64
• 第7章 总结与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王悦善;陈曾汉;;嵌入式数控系统实时插补加减速控制算法研究[J];煤炭技术;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 林国政;基于双总线的车载数据记录仪设计[D];中北大学;2012年

2 廖永忠;基于DSP运动控制卡及控制算法的设计与研究[D];湖南师范大学;2006年

，

本文编号：1025409