基于uC/OS-II和ARM9的嵌入式数控系统人机接口研究
发布时间：2024-04-14 05:34
装备制造业是国民经济发展的重要支柱,决定了一个国家的发展水平和现代化程度。数控技术作为先进制造装备的核心技术,是装备制造工业现代化的重要基础,国内自主研发数控技术,对国家经济发展具有重大积极意义,同时通过发展数控技术来满足国内对高精度数控产品的需求。在对数控系统的国内外发展现状和发展趋势以及嵌入式系统进行研究的基础上,根据人机接口的功能需求,设计了嵌入式数控系统人机接口方案。方案以ARM作为人机接口的核心处理器、采用u C/OS-II作为嵌入式操作系统,使用图形界面工具u CGUI开发人机交互界面,实现数控机床的系统设置与管理、G代码编程、程序运行监控、系统诊断与报警以及通信等功能。在对人机接口功能需求进行分析的基础上,选择了ARM+u C/OS-II+u CGUI总体设计方案;模块化分析人机接口硬件模块功能,完成键盘板硬件电路设计;移植根文件系统Boot Loader、操作系统内核u C/OS-II和根文件系统,设计LCD驱动,创建嵌入式开发的基本环境,为人机接口的软件设计搭建平台;分析系统对按键的功能需求,编写键盘程序,设计主板与键盘板通信程序。制定人机接口与运动控制器之间的通信协...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 数控系统的国内外发展现状及发展趋势
1.2.1 数控系统国外发展现状
1.2.2 数控系统国内发展现状
1.2.3 数控系统的发展趋势
1.3 嵌入式数控系统
1.3.1 嵌入式数控系统基本概念
1.3.2 嵌入式数控系统特征
1.4 本文研究内容
第二章 嵌入式数控系统人机接口总体方案
2.1 人机接口功能需求分析
2.2 人机接口系统总体方案
2.2.1 嵌入式处理器芯片选型
2.2.2 嵌入式操作系统比较与选择
2.2.3 人机交互界面开发工具选择
2.3 本章小结
第三章 人机接口硬件平台
3.1 核心板
3.1.1 核心板硬件模块简介
3.1.2 核心板实物图
3.2 底板
3.2.1 底板硬件模块简介
3.2.2 底板实物图
3.3 键盘板模块电路设计
3.3.1 STC89C52 芯片电路
3.3.2 时钟电路
3.3.3 复位电路
3.3.4 串口通信电路
3.3.5 矩阵键盘电路
3.3.6 键盘板实物图
3.4 本章总结
第四章 系统软件环境搭建
4.1 BootLoader移植
4.1.1 BootLoader概述
4.1.2 U-boot启动代码分析
4.1.3 U-boot移植过程
4.2 uC/OS-II操作系统的移植
4.2.1 uC/OS-II操作系统介绍
4.2.2 内核移植
4.3 LCD驱动设计
4.3.1 LCD介绍
4.3.2 LCD驱动程序开发
4.4 文件系统移植
4.4.1 文件系统概述
4.4.2 FATFS文件系统移植
4.5 本章小结
第五章 人机接口应用程序设计
5.1 键盘模块程序设计
5.1.1 键盘按键说明
5.1.2 键盘程序设计
5.1.3 键盘程序设计效果测试
5.1.4 主板与键盘板通信程序设计
5.2 人机接口与运动控制器通信设计
5.2.1 人机接口与运动控制器通信协议设计
5.2.2 人机接口与运动控制器通信程序设计
5.3 人机交互界面的设计
5.3.1 uCGUI的分析与移植
5.3.2 CNC界面框架
5.3.3 CNC界面设计
5.3.4 界面任务同步与通信设计
5.4 本章小结
第六章 调试与实验分析
6.1 硬件调试
6.2 软件调试
6.2.1 语法错误调试
6.2.2 语义错误调试
6.3 实验结果与分析
6.3.1 ARM板上自发自收实验
6.3.2 程序运行监控实验
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3954197
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 数控系统的国内外发展现状及发展趋势
1.2.1 数控系统国外发展现状
1.2.2 数控系统国内发展现状
1.2.3 数控系统的发展趋势
1.3 嵌入式数控系统
1.3.1 嵌入式数控系统基本概念
1.3.2 嵌入式数控系统特征
1.4 本文研究内容
第二章 嵌入式数控系统人机接口总体方案
2.1 人机接口功能需求分析
2.2 人机接口系统总体方案
2.2.1 嵌入式处理器芯片选型
2.2.2 嵌入式操作系统比较与选择
2.2.3 人机交互界面开发工具选择
2.3 本章小结
第三章 人机接口硬件平台
3.1 核心板
3.1.1 核心板硬件模块简介
3.1.2 核心板实物图
3.2 底板
3.2.1 底板硬件模块简介
3.2.2 底板实物图
3.3 键盘板模块电路设计
3.3.1 STC89C52 芯片电路
3.3.2 时钟电路
3.3.3 复位电路
3.3.4 串口通信电路
3.3.5 矩阵键盘电路
3.3.6 键盘板实物图
3.4 本章总结
第四章 系统软件环境搭建
4.1 BootLoader移植
4.1.1 BootLoader概述
4.1.2 U-boot启动代码分析
4.1.3 U-boot移植过程
4.2 uC/OS-II操作系统的移植
4.2.1 uC/OS-II操作系统介绍
4.2.2 内核移植
4.3 LCD驱动设计
4.3.1 LCD介绍
4.3.2 LCD驱动程序开发
4.4 文件系统移植
4.4.1 文件系统概述
4.4.2 FATFS文件系统移植
4.5 本章小结
第五章 人机接口应用程序设计
5.1 键盘模块程序设计
5.1.1 键盘按键说明
5.1.2 键盘程序设计
5.1.3 键盘程序设计效果测试
5.1.4 主板与键盘板通信程序设计
5.2 人机接口与运动控制器通信设计
5.2.1 人机接口与运动控制器通信协议设计
5.2.2 人机接口与运动控制器通信程序设计
5.3 人机交互界面的设计
5.3.1 uCGUI的分析与移植
5.3.2 CNC界面框架
5.3.3 CNC界面设计
5.3.4 界面任务同步与通信设计
5.4 本章小结
第六章 调试与实验分析
6.1 硬件调试
6.2 软件调试
6.2.1 语法错误调试
6.2.2 语义错误调试
6.3 实验结果与分析
6.3.1 ARM板上自发自收实验
6.3.2 程序运行监控实验
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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