本文關(guān)鍵詞：基于ARM微處理器的多軸運(yùn)動(dòng)控制器的研究

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【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與制造工業(yè)的發(fā)展,運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)深刻地改變著傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)模式。運(yùn)動(dòng)控制器作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部分,論文通過(guò)建立基于ARM的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的軟、硬件平臺(tái),使其滿(mǎn)足精度高,低成本、高穩(wěn)定性、開(kāi)放式等特點(diǎn),來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的較大需求。本文選擇以切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器作為研究對(duì)象,經(jīng)過(guò)對(duì)比不同運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)方案,提出了以嵌入式ARM處理器為核心處理器,FPGA為運(yùn)動(dòng)控制器的從處理器的方案和μC/OS-II作為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上完成了硬件平臺(tái)的搭建,以及外圍電路的設(shè)計(jì)。將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)件μC/OS-II移植到ARM芯片,并且對(duì)任務(wù)模塊進(jìn)行了劃分和設(shè)計(jì)。通過(guò)FPGA內(nèi)部生成的雙端口RAM,完成了ARM與FPGA之間的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。選擇并采用了S型加減速控制算法以及最小偏差法的插補(bǔ)算法,完成直線(xiàn)與圓弧插補(bǔ)器的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)的輪廓控制。為了更方便直觀的操作,系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)了μC/GUI觸摸顯示界面。本文給出了μC/OS-II操作系統(tǒng)的移植過(guò)程,并在ADS交叉編譯軟件上完成了操作系統(tǒng)和圖形開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整合移植。詳細(xì)介紹了S型加減速與最小偏差法插補(bǔ)方法的設(shè)計(jì)方案,并且在Quartus II軟件上設(shè)計(jì)完成了插補(bǔ)模塊,運(yùn)用Modelsim仿真軟件進(jìn)行了仿真。最后分別對(duì)控制系統(tǒng)和編程方法,進(jìn)行了測(cè)試與仿真,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：ARM μC/OS-II μCGUI FPGA 插補(bǔ)
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 選題目的與意義8-9
• 1.2 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)9-10
• 1.2.1 運(yùn)動(dòng)控制器9-10
• 1.2.2 運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展與應(yīng)用10
• 1.3 μC/OS嵌入式系統(tǒng)10-12
• 1.4 研究和控制的對(duì)象12-13
• 1.4.1 切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的特點(diǎn)12-13
• 1.4.2 切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的基本結(jié)構(gòu)13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 第2章 運(yùn)動(dòng)控制器的總體設(shè)計(jì)方案14-23
• 2.1 嵌入式操作系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14-15
• 2.2 嵌入式操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)15
• 2.3 控制方案的比較與選擇15-16
• 2.4 運(yùn)動(dòng)控制算法16-19
• 2.4.1 插補(bǔ)算法的選擇16-17
• 2.4.2 加減速算法的選擇17-19
• 2.5 最小偏差法算法19-22
• 2.5.1 直線(xiàn)插補(bǔ)算法19-21
• 2.5.2 圓弧插補(bǔ)算法21-22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第3章 硬件設(shè)計(jì)23-35
• 3.1 ARM上的硬件部分23-29
• 3.1.1 電源、時(shí)鐘與復(fù)位電路23-25
• 3.1.2 JTAG接.電路25
• 3.1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)25-28
• 3.1.4 觸摸屏接.電路28-29
• 3.2 FPGA上的硬件部分29-34
• 3.2.1 FPGA開(kāi)發(fā)板29-31
• 3.2.2 電源電路31
• 3.2.3 復(fù)位電路31-32
• 3.2.4 50M有源晶振32
• 3.2.5 FPGA的按鍵32-33
• 3.2.6 SDRAM電路33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第4章 基于ARM嵌入式微處理器的軟件設(shè)計(jì)35-45
• 4.1 運(yùn)動(dòng)控制器中的BootLoader35
• 4.2 μC/OS-II的原理分析35-38
• 4.2.1 任務(wù)和任務(wù)控制塊36
• 4.2.2 任務(wù)狀態(tài)36-37
• 4.2.3 任務(wù)調(diào)度37-38
• 4.3 μC/OS-II在ARM上的移植38-41
• 4.3.1 μC/OS-II的體系結(jié)構(gòu)38-39
• 4.3.2 μC/OS-II移植過(guò)程39-41
• 4.4 μC /GUI概述41-44
• 4.4.1 設(shè)計(jì)思路41-42
• 4.4.2 μC /GUI的移植42-43
• 4.4.3 人機(jī)交互模塊43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 FPGA模塊設(shè)計(jì)45-57
• 5.1 軟件開(kāi)發(fā)工具45-46
• 5.2 雙口RAM的通信模塊46-50
• 5.3 最小偏差法插補(bǔ)模塊50-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 第6章 控制系統(tǒng)的測(cè)試與仿真57-64
• 6.1 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證57-61
• 6.1.1 人機(jī)界面57-58
• 6.1.2 軟件仿真58-61
• 6.2 示波器驗(yàn)證61-63
• 6.3 本章小結(jié)63-64
• 第7章 總結(jié)與展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王悅善;陳曾漢;;嵌入式數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)插補(bǔ)加減速控制算法研究[J];煤炭技術(shù);2012年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 林國(guó)政;基于雙總線(xiàn)的車(chē)載數(shù)據(jù)記錄儀設(shè)計(jì)[D];中北大學(xué);2012年

2 廖永忠;基于DSP運(yùn)動(dòng)控制卡及控制算法的設(shè)計(jì)與研究[D];湖南師范大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：1025409