基于RTW的嵌入式半实物仿真系统的研究与实现

发布时间：2017-03-20 20:11

  本文关键词：基于RTW的嵌入式半实物仿真系统的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着仿真技术的不断发展,越来越多的仿真系统必须采用硬件在环的方式构建,并要求采用实时仿真。目前国内半实物仿真产品应用较少,国外的产品价格昂贵,而嵌入式技术的飞速发展,为降低半实物仿真系统的开发成本提供了可能。因此本文开发了一种成本低廉、性能可靠的半实物仿真系统。该系统由PC机上的应用软件与下位机——仿真目标板(GT2440)组成,最终目的是为了将仿真模型运行在目标板上形成“半实物”接入回路中验证模型的正确性。主要的工作内容包括以下几个方面：1.本文分析了仿真系统的功能需求,提出了结构设计方案,并建立了软、硬件开发环境；为了实现仿真模型在目标板上运行的目的,系统必须具备代码转换功能、编译功能、PC机与目标板之间的数据交换、及状态监视功能等。2.为了实现代码转换功能,本文应用RTW(Real-Time Workshop)转换技术,并对它进行扩展,使其能够转换成可在Linux下运行的目标代码；基于Windows系统环境设计了应用软件,实现了代码编译功能,并能与目标板之间进行数据交换,同时能远程监视程序的运行状态。3.为了满足程序在目标板上实时运行的需求,本文从操作系统用户空间角度出发,引入了高精度定时器,将其加入目标代码中以增强实时性；从内核空间角度出发,介绍了Linux的内核结构,通过改进内存管理、中断机制、进程调度策略等方法提高内核的实时性；同时研究了Linux的运行原理,对操作系统进行适当的裁剪,使其运行更加高效、稳定。论文结尾以电机为对象,构建完整的仿真回路验证仿真系统的性能,并对结果进行分析。经试验测试,验证了嵌入式半实物仿真系统的正确性。
【关键词】：RTW 嵌入式Linux 半实物仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11-13
• 1.2 国内外的研究现状13-15
• 1.2.1 xPC目标13-14
• 1.2.2 dSPACE平台14-15
• 1.3 本文的研究内容15-17
• 第二章 RTW半实物仿真系统关键技术研究17-37
• 2.1 仿真系统总体设计17-24
• 2.1.1 仿真系统功能分析17-18
• 2.1.2 仿真系统结构设计18-19
• 2.1.3 软件环境的建立19-20
• 2.1.4 硬件环境的建立20-24
• 2.2 目标代码生成技术研究24-27
• 2.2.1 RTW简介24-25
• 2.2.2 RTW代码的生成过程25-27
• 2.3 得到支持Linux系统环境的源码27-33
• 2.3.1 联编文件的创建28-29
• 2.3.2 添加对交叉编译器的支持29-30
• 2.3.3 仿真模型参数的配置30-31
• 2.3.4 RTW选项卡配置31-33
• 2.4 目标代码分析33-37
• 2.4.1 目标代码函数与文件分析33-35
• 2.4.2 转换结果正确性检验35-37
• 第三章 PC机应用软件开发37-50
• 3.1 模拟Linux环境的搭建37-38
• 3.1.1 MinGW/MSYS环境37-38
• 3.1.2 交叉工具链38
• 3.2 应用软件开发概述38-41
• 3.2.1 软件功能分析38-39
• 3.2.2 集成软件开发环境39-40
• 3.2.3 软件功能之打开、编译40-41
• 3.3 远程连接功能41-44
• 3.3.1 Socket简介41-42
• 3.3.2 Socket连接过程42
• 3.3.3 网络连接程序函数分析42-44
• 3.4 下载功能44-46
• 3.4.1 FTP协议44-45
• 3.4.2 FTP使用方法及函数分析45-46
• 3.5 监视功能46-50
• 3.5.1 虚拟仪器开发工具46
• 3.5.2 串口通信46-47
• 3.5.3 VISA模块功能47-50
• 第四章 嵌入式Linux系统实时性改进50-68
• 4.1 Linux时间子系统50-56
• 4.1.1 计时的体系结构50-51
• 4.1.2 定时器的使用方法51-53
• 4.1.3 POSIX高精度定时器53-56
• 4.2 Linux内存管理56-60
• 4.2.1 虚存空间56-57
• 4.2.2 页式管理机制57-58
• 4.2.3 内核、用户两态之间的模式转换58-59
• 4.2.4 内存管理及状态切换的改进59-60
• 4.3 中断、异常60-63
• 4.3.1 Linux关中断机制61-62
• 4.3.2 关中断机制的改进62-63
• 4.4 进程与进程调度63-67
• 4.4.1 进程63-64
• 4.4.2 进程调度策略64-65
• 4.4.3 进程调度函数分析及权值计算65-66
• 4.4.4 进程调度方法的改进66-67
• 4.5 结果分析67-68
• 第五章 半实物仿真系统实现68-79
• 5.1 实验环境68-69
• 5.2 实验前的准备工作69-74
• 5.2.1 执行器驱动69-70
• 5.2.2 嵌入式系统裁剪70-74
• 5.3 开发板实验74-79
• 5.3.1 RTW转换成代码75
• 5.3.2 编译、下载75-76
• 5.3.3 运行可执行程序76-77
• 5.3.4 结果分析77-79
• 总结79-80
• 参考文献80-85
• 致谢85

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本文编号：258393