水下滑翔機是一種在海洋中作滑翔運動并在運動過程中采集觀測和存儲海洋環(huán)境信息的新型觀測平臺。為了開發(fā)出適用于水下滑翔機系統(tǒng)的控制軟件，本文以自行研制的水下滑翔機為平臺，在深入分析水下滑翔機控制系統(tǒng)特點的基礎上，提出以ARM控制器和μC/OS-II實時操作系統(tǒng)為開發(fā)環(huán)境、C語言為開發(fā)語言的嵌入式軟件的設計方案。分析水下滑翔機系統(tǒng)的控制原理，提出控制軟件功能和性能的需求。根據(jù)需求和現(xiàn)有的技術和平臺，選定采用ARM+μC/OS-II嵌入式系統(tǒng)控制方案，并搭建控制系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境。通過可行性分析得出這個方案易于開發(fā)執(zhí)行且能以高實時性可靠地實現(xiàn)水下滑翔機的智能功能。根據(jù)水下滑翔機的功能，制定本文軟件設計的原則，提出了適用于本系統(tǒng)的架構設計。介紹任務功能函數(shù)的劃分及其關聯(lián)，最后給出控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。進行嵌入式系統(tǒng)設計方法的討論，闡明本設計的開發(fā)流程及關鍵節(jié)點。介紹了本文采用的μC/OS-II操作系統(tǒng)和ARM控制器，然后講解了μC/OS-II操作系統(tǒng)在ARM控制器上的移植過程。開展水下滑翔機控制系統(tǒng)軟件詳細設計，這部分是本文軟件開發(fā)的重點。首先給出了控制軟件整體流程圖，分析上層應用程序的任務函數(shù)調(diào)度... 

【文章來源】：中國海洋大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題研究背景及意義
    1.3 水下滑翔機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 水下機器人控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.5 嵌入式系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向
    1.6 論文主要工作
2. 水下滑翔機控制軟件總體設計
    2.1 軟件功能需求和開發(fā)平臺
        2.1.1 軟件功能需求
        2.1.2 軟件開發(fā)平臺
        2.1.3 軟件平臺的可行性分析
    2.2 水下滑翔機控制系統(tǒng)的工作原理
    2.3 軟件結構設計
        2.3.1 軟件設計原則
        2.3.2 軟件架構設計
        2.3.3 任務函數(shù)劃分及其關聯(lián)
        2.3.4 數(shù)據(jù)流圖
    2.4 本章小結
3. 基于 ARM 和μC/OS‐Ⅱ 的嵌入式系統(tǒng)
    3.1 嵌入式系統(tǒng)簡介
    3.2 嵌入式設計方法總體討論
        3.2.1 嵌入式開發(fā)方法
        3.2.2 開發(fā)平臺的選擇的原則
    3.3 ARM 微控制器介紹
    3.4 μC/OS‐Ⅱ 概述
    3.5 μC/OS‐Ⅱ 在 ARM 平臺上的移植
    3.6 小結
4. 控制系統(tǒng)應用程序設計
    4.1 控制軟件整體流程
    4.2 啟動程序設計
    4.3 航行控制任務
        4.3.1 衛(wèi)星通訊函數(shù)
        4.3.2 控制指令發(fā)送函數(shù)
    4.4 運動控制任務
        4.4.1 浮力調(diào)節(jié)函數(shù)
        4.4.2 姿態(tài)調(diào)節(jié)函數(shù)
    4.5 采集存儲任務
        4.5.1 傳感采集函數(shù)
        4.5.2 數(shù)據(jù)存儲函數(shù)
    4.6 應急控制任務
    4.7 本章小結
5. 水下滑翔機控制軟件低功耗設計
    5.1 引言
    5.2 水下滑翔機功耗組成
    5.3 STM32 控制器的低功耗模式
    5.4 基于μC/OS‐II 控制軟件的低功耗設計
    5.5 低功耗效率評估
    5.6 本章小結
6. 水下滑翔機控制軟件試驗結果
    6.1 控制軟件集成測試
        6.1.1 多任務穩(wěn)定性測試
        6.1.2 大容量存儲測試
        6.1.3 低功耗效率評估測試
        6.1.4 試驗小結
    6.2 水下滑翔機湖試
        6.2.1 實驗目的
        6.2.2 實驗方案
        6.2.3 數(shù)據(jù)分析
        6.2.4 試驗小結
    6.3 本章小結
7. 總結與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ARM嵌入式系統(tǒng)的設計及其應用[J]. 劉芳宇.  計算機光盤軟件與應用. 2012(09)
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[3]基于ARM的嵌入式中央空調(diào)控制器的設計[J]. 趙清艷,張超.  信息系統(tǒng)工程. 2011(06)
[4]水下滑翔機建模與運動PID控制[J]. 張福斌,汪剛,陳宇航,鮑鴻杰.  魚雷技術. 2011(02)
[5]混合驅動水下自航行器控制系統(tǒng)設計[J]. 王曉鳴,王樹新.  計算機工程與應用. 2009(23)
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碩士論文
[1]嵌入式系統(tǒng)低功耗技術的研究和應用[D]. 劉偉偉.鄭州大學 2012
[2]電驅動水下滑翔器控制系統(tǒng)研究[D]. 王義軍.天津大學 2012
[3]基于ARM的嵌入式斜條機控制器的研究[D]. 王璇.中國海洋大學 2008
[4]基于QNX的水下滑翔機器人嵌入式控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 劉松.沈陽工業(yè)大學 2007
[5]嵌入式多媒體實驗系統(tǒng)平臺設計與實現(xiàn)[D]. 連曉平.華中科技大學 2006
[6]水下機器人模糊自適應控制的研究[D]. 孫玉山.哈爾濱工程大學 2005



本文編號：3493805