基于嵌入式技术的FAST射电望远镜以太网节点控制器的研制
本文选题：嵌入式技术 + 射电望远镜 ； 参考：《东北大学》2011年硕士论文
【摘要】：500米口径球面射电望远镜(FAST)的主动反射面是由2400余个索网节点组成,FAST要顺利完成观测任务,需要对2400个节点完成实时动态定位控制,因此主动反射面控制系统需要对下拉索引进行动态实时控制、准确控制和精度控制。其中精度控制在机械控制方面使用减速箱来实现,动态实时控制和准确控制使用智能节点控制器来实现。主动反射面控制系统的网络结构、系统可靠性、稳定性和准确性是射电望远镜能否完成预期目标的关键。 主动反射面控制系统主要由三部分组成：总控制器,通信网络和节点控制器。总控制器使用个人计算机,开发了一套用于控制所有节点的上位机软件。通信网络选择了可靠性和实时性很强的以太网作为反射面控制系统的组网方式。节点控制器是网络的通信终端也是主动反射面控制系统的直接执行者,因而节点控制器成为该系统的关键。本论文介绍了基于嵌入式技术的FAST射电望远镜以太网节点控制器开发研制的全过程。根据主动反射面控制系统的特性,节点控制器应具有嵌入式以太网通信模块,高速的工作速率和实时可靠的操作,较强的运算能力和远程更新等功能。节点控制器的设计主要分两方面：硬件电路设计和控制器程序设计。硬件电路方面主要实现了以太网接口模块、电机控制电路、电机监测电路和时钟芯片电路等的设计,制作了170套PCB电路板,并完成了对其的检测验收。控制器程序方面主要完成了基于μC/OS-II操作系统上的各个程序模块的设计,包括以太网通信模块、电机监测和控制程序、数据信息和时间信息的读写程序、远程更新程序和自动观测模式程序等。在密云50米缩尺模型上对131个节点控制器的通信能力和控制能力等方面进行了调试,完成了控制器程序的完善和优化。 以太网节点控制器在密云模型中进行了运行和测试,达到了主动反射面控制系统的设计要求。
[Abstract]:The active reflector of the 500m spherical Radio Telescope (fast) is composed of more than 2400 cable-netted nodes. In order to successfully complete the observation task, it is necessary to complete the real-time dynamic positioning control of 2400 nodes. Therefore, active reflector control system needs dynamic real-time control, accurate control and precision control for drop-down index. The precision control is realized by the deceleration box in the mechanical control, and the intelligent node controller is used to realize the dynamic real-time control and accurate control. The network structure, system reliability, stability and accuracy of the active reflector control system are the key factors for the radio telescope to achieve the desired target. The active reflector control system consists of three parts: master controller, communication network and node controller. The master controller uses personal computer to develop a host computer software for controlling all nodes. Ethernet, which is reliable and real-time, is chosen as the networking mode of reflective surface control system. The node controller is the communication terminal of the network and the direct executor of the active reflector control system, so the node controller becomes the key of the system. This paper introduces the whole process of the development of fast Radio Telescope Ethernet Node Controller based on embedded technology. According to the characteristics of the active reflector control system, the node controller should have the functions of embedded Ethernet communication module, high working rate, real-time reliable operation, strong computing ability and remote updating. The design of node controller is mainly divided into two aspects: hardware circuit design and controller program design. The design of Ethernet interface module, motor control circuit, motor monitoring circuit and clock chip circuit are mainly realized in hardware circuit. 170 sets of PCB circuit board are made, and the inspection and acceptance are completed. The controller program mainly completes the design of each program module based on 渭 C / OS-II operating system, including Ethernet communication module, motor monitoring and control program, reading and writing program of data information and time information. Remote update program and automatic observation mode program, etc. The communication ability and control ability of 131 node controllers are debugged on the 50 meter scale model of Miyun, and the program of controller is perfected and optimized. The Ethernet node controller is run and tested in the Miyun model, which meets the design requirements of the active reflector control system.
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P111.44;TP273.5
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，本文编号：2079809
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