本文關(guān)鍵詞：基于VPX總線的工件臺運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工件臺系統(tǒng)是光刻機的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一,工件臺運動控制系統(tǒng)對實現(xiàn)光刻機性能指標具有至關(guān)重要的作用,因此研發(fā)工件臺運動控制系統(tǒng)具有極其重要的工程應(yīng)用價值。論文根據(jù)工件臺控制系統(tǒng)必須具備的并行性、同步性和實時性等技術(shù)需求,建立了基于VPX總線的工件臺運動控制系統(tǒng)硬件體系,并針對基于C6678共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)并行交互機制和系統(tǒng)精密同步測控策略開展了研究。為解決系統(tǒng)中存在的多處理器之間數(shù)據(jù)傳輸實時性、處理器運算性能、光纖接口數(shù)量以及系統(tǒng)計算架構(gòu)等問題,通過對VPX總線中多總線協(xié)議的研究,采用基于RapidIO總線的全網(wǎng)狀星型拓撲結(jié)構(gòu),并結(jié)合集成有多核DSP TMS320C6678的運動控制卡MC_4DSP_VPX和光纖接口卡FC_FPGA_VPX等硬件,設(shè)計了一種基于RapidIO多處理器互連架構(gòu)的新型工件臺運動控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)。工件臺的多子系統(tǒng)決定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)并行處理的特征,因此從并行性和實時性出發(fā),根據(jù)系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu),設(shè)計了控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流,并以此建立了并行處理模型。根據(jù)并行模型的交互數(shù)據(jù)內(nèi)容,規(guī)劃了共享內(nèi)存和核本地內(nèi)存的存儲空間,結(jié)合C6678的數(shù)據(jù)Cache與共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)一致性原則,實現(xiàn)了多核實時并行訪問共享內(nèi)存。為了提高工件臺控制系統(tǒng)性能,除了增強系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互并行性,系統(tǒng)的同步性和實時性也至關(guān)重要。系統(tǒng)的同步主要分為多DSP同步和多核同步,為了實現(xiàn)實時同步中斷多個DSP,提出了兩種同步測控方案,通過實驗數(shù)據(jù)分析,基于Direct I/O+GPIO硬中斷的同步測控方案比基于Direct I/O+Doorbell軟中斷的同步測控方案具有更好的同步性和實時性。為了實現(xiàn)C6678的多核同步,分別具體介紹了基于廣播事件的多核同步技術(shù)和基于核間中斷的多核同步技術(shù)兩種方法,比較分析可知,基于廣播事件的多核同步更能滿足強實時系統(tǒng)設(shè)計要求。在上述研究分析的基礎(chǔ)上,以雙掃描硅片臺、掩模臺為控制對象,對多核DSP軟件進行了整體框架設(shè)計。在現(xiàn)有的最小測試系統(tǒng)平臺上,通過實驗對比,驗證了同步測控方案的可行性、軟件設(shè)計的正確性以及控制系統(tǒng)的實時性和同步性。
【關(guān)鍵詞】：工件臺運動控制系統(tǒng) VPX總線 RapidIO互連架構(gòu) 共享內(nèi)存 同步性與實時性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 光刻機及其工件臺概述12-13
• 1.3 多軸運動控制系統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 多軸運動控制系統(tǒng)發(fā)展概況13-14
• 1.3.2 工業(yè)計算機總線發(fā)展概況14-16
• 1.4 工件臺的多軸運動控制系統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀16-22
• 1.4.1 工件臺控制系統(tǒng)國內(nèi)外研究進展16-17
• 1.4.2 基于VME總線的工件臺控制系統(tǒng)17-20
• 1.4.3 基于ATCA總線的工件臺控制系統(tǒng)20-22
• 1.5 論文的研究內(nèi)容22-23
• 第二章 基于VPX總線的工件臺運動控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計23-41
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計需求分析23-28
• 2.1.1 工件臺系統(tǒng)總體介紹23-26
• 2.1.2 系統(tǒng)設(shè)計問題分析及需求提出26-28
• 2.2 系統(tǒng)互連總線及關(guān)鍵硬件28-35
• 2.2.1 互連總線選擇28-30
• 2.2.2 運動控制卡（MC_4DSP_VPX）30-32
• 2.2.3 光纖接口卡（FC_FPGA_VPX）32-33
• 2.2.4 主控卡（HOST_CPU_VPX）33-34
• 2.2.5 VPX機箱背板34-35
• 2.3 基于RapidIO總線的控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計35-40
• 2.3.1 控制系統(tǒng)總體層次結(jié)構(gòu)劃分35-36
• 2.3.2 基于RapidIO總線的控制系統(tǒng)架構(gòu)36-37
• 2.3.3 工件臺控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計及功能分析37-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于多核共享內(nèi)存的系統(tǒng)數(shù)據(jù)并行交互機制41-51
• 3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)41-42
• 3.2 基于并行處理模型的數(shù)據(jù)交互方式42-44
• 3.2.1 系統(tǒng)并行處理模型42-43
• 3.2.2 數(shù)據(jù)交互方式分析43-44
• 3.3 C6678的數(shù)據(jù)Cache一致性分析和維護44-47
• 3.3.1 C6678的數(shù)據(jù)Cache一致性問題45-46
• 3.3.2 C6678的數(shù)據(jù)Cache一致性維護操作46-47
• 3.4 基于共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)交互47-50
• 3.4.1 基于共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲空間規(guī)劃47-48
• 3.4.2 共享內(nèi)存與本地內(nèi)存LL2的數(shù)據(jù)地址對應(yīng)關(guān)系48-49
• 3.4.3 數(shù)據(jù)具體交互過程49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 控制系統(tǒng)精密同步測控策略研究及技術(shù)實現(xiàn)51-64
• 4.1 TMS320C6678的中斷子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷映射原理51-54
• 4.1.1 TMS320C6678的中斷子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)51-52
• 4.1.2 片級中斷控制器（INTC）52-53
• 4.1.3 核級中斷控制器（CorePac Interrupt Control）53-54
• 4.2 工件臺控制系統(tǒng)同步測控方案設(shè)計及分析54-57
• 4.2.1 基于Direct I/O + Doorbell軟中斷模式的同步測控方案55
• 4.2.2 基于Direct I/O + GPIO硬中斷模式的同步測控方案55-56
• 4.2.3 兩種同步測控方案的比較分析56-57
• 4.3 基于GPIO硬中斷的多DSP同步技術(shù)實現(xiàn)57-58
• 4.4 多核同步技術(shù)實現(xiàn)及分析58-61
• 4.4.1 基于廣播事件的多核同步觸發(fā)實現(xiàn)58-60
• 4.4.2 基于核間中斷IPC的多核同步觸發(fā)實現(xiàn)60-61
• 4.4.3 兩種多核同步方法的比較分析61
• 4.5 系統(tǒng)同步時序最優(yōu)化設(shè)計61-63
• 4.5.1 最小測控模型建立61-62
• 4.5.2 系統(tǒng)同步時序最優(yōu)化詳細設(shè)計62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 第五章 工件臺運動控制系統(tǒng)軟件初步設(shè)計及實驗驗證64-75
• 5.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計64-68
• 5.1.1 工件臺控制系統(tǒng)總體框架64
• 5.1.2 工件臺DSP伺服控制軟件總體設(shè)計64-68
• 5.2 控制系統(tǒng)測試與分析68-74
• 5.2.1 測試系統(tǒng)平臺簡介68-69
• 5.2.2 RapidIO數(shù)據(jù)傳輸實時性測試69-72
• 5.2.3 多核同步實時性測試72-73
• 5.2.4 系統(tǒng)總體實時性測試73-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 研究內(nèi)容總結(jié)75-76
• 6.2 工作展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：基于VPX總線的工件臺運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：487816