本文關(guān)鍵詞：基于ARM和FPGA的數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，發(fā)展裝備制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床是基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，代表了一個(gè)國家裝備制造業(yè)的水平，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，其控制水平直接決定數(shù)控機(jī)床和加工中心的加工精度和功能。 與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)相比，嵌入式數(shù)控系統(tǒng)具有低成本、穩(wěn)定性、可靠性高、靈活性、擴(kuò)展性好等優(yōu)勢(shì)，是數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。本文針對(duì)采用PC機(jī)和專用運(yùn)動(dòng)控制卡的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的不足，提出以ARM9系列S3C2440處理器作為主控制板CPU和以數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP（TMSC6713）作為運(yùn)動(dòng)控制板CPU的主從式結(jié)構(gòu)。主機(jī)采用嵌入式μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，采用μCGUI開發(fā)工具開發(fā)人機(jī)界面，利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA搭建異步串行通訊電路，實(shí)現(xiàn)主從控制板間高速數(shù)據(jù)通信。 本文在分析數(shù)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和嵌入式技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能需求，選擇了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案；以模塊化的設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)了主控制板的硬件電路，包括：ARM核心板、ARM底板電路以及鍵盤板電路，并詳細(xì)介紹了FPGA各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)；搭建了系統(tǒng)軟件平臺(tái)，分別介紹了μC/OS-II操作系統(tǒng)和圖形用戶支持軟件μCGUI的移植以及驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)；設(shè)計(jì)了ARM與FPGA通信協(xié)議、鍵盤板程序和人機(jī)界面。最后，本文對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)硬件各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，與DSP運(yùn)動(dòng)控制板進(jìn)行通信測(cè)試，，并對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了整體調(diào)試，獲得預(yù)期的效果。結(jié)果表明基于ARM和FPGA的數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口途徑的可行性，并為下一步對(duì)系統(tǒng)功能的豐富、優(yōu)化和完善奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控系統(tǒng) ARM μC/OS-II μCGUI FPGA
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP334.7;TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 數(shù)控系統(tǒng)概況12-14
• 1.1.1 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的基本概念12-13
• 1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢(shì)13-14
• 1.2 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)14-16
• 1.2.1 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)14-15
• 1.2.2 基于 PC 的開放式數(shù)控系統(tǒng)15-16
• 1.2.3 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)16
• 1.3 人機(jī)接口16-17
• 1.4 課題研究意義17
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排17-19
• 1.5.1 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.5.2 本文章節(jié)安排18-19
• 第二章 數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口方案設(shè)計(jì)19-24
• 2.1 數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口需求分析19-20
• 2.2 人機(jī)接口硬件方案20-22
• 2.3 人機(jī)接口操作系統(tǒng)選擇22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第三章 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)24-40
• 3.1 系統(tǒng)硬件模塊概述24-25
• 3.2 核心板模塊電路25-28
• 3.2.1 S3C2440 芯片簡(jiǎn)介25-26
• 3.2.2 核心板電源電路設(shè)計(jì)26
• 3.2.3 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)26-28
• 3.2.4 晶振電路28
• 3.3 底板模塊電路28-36
• 3.3.1 電源模塊28-29
• 3.3.2 顯示模塊29-30
• 3.3.3 仿真燒寫模塊30-31
• 3.3.4 SD 卡模塊31-32
• 3.3.5 以太網(wǎng)模塊32-33
• 3.3.6 通信模塊33-34
• 3.3.7 FPGA 通信接口模塊34-36
• 3.3.8 底板實(shí)物圖36
• 3.4 鍵盤板模塊電路36-39
• 3.4.1 ATMEGA64 芯片簡(jiǎn)介36-37
• 3.4.2 鎖存電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.4.3 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)38
• 3.4.4 通信電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.4.5 鍵盤板實(shí)物圖39
• 3.5 本章總結(jié)39-40
• 第四章 FPGA 內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)40-49
• 4.1 FPGA 簡(jiǎn)介40
• 4.2 芯片選型及設(shè)計(jì)流程40-42
• 4.2.1 芯片選型40-41
• 4.2.2 FPGA 設(shè)計(jì)流程41-42
• 4.3 FPGA 內(nèi)部各模塊設(shè)計(jì)42-47
• 4.3.1 FPGA 與 ARM 接口電路設(shè)計(jì)42
• 4.3.2 FPGA 設(shè)計(jì)任務(wù)42-43
• 4.3.3 地址譯碼模塊43-44
• 4.3.4 波特率發(fā)生器44-45
• 4.3.5 發(fā)送模塊45-46
• 4.3.6 接收模塊46-47
• 4.4 FPGA 仿真測(cè)試47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第五章 系統(tǒng)軟件平臺(tái)搭建49-58
• 5.1 μC/OS-II 在 S3C2440 的移植49-51
• 5.1.1 μC/OS-II 操作系統(tǒng)概述49-50
• 5.1.2 μC/OS-II 移植50-51
• 5.2 μCGUI 的移植51-53
• 5.2.1 μCGUI 簡(jiǎn)介51-52
• 5.2.2 μCGUI 移植52-53
• 5.3 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)53-57
• 5.3.1 LCD 驅(qū)動(dòng)53-56
• 5.3.2 FPGA 驅(qū)動(dòng)56-57
• 5.4 本章總結(jié)57-58
• 第六章 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)58-67
• 6.1 系統(tǒng)應(yīng)用軟件架構(gòu)概述58
• 6.2 系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)58-62
• 6.2.1 與鍵盤板、I/O 板通信59-60
• 6.2.2 與 DSP 通信60-62
• 6.3 鍵盤程序的設(shè)計(jì)62
• 6.4 操作界面的設(shè)計(jì)62-66
• 6.4.1 CNC 界面的總體架構(gòu)62-63
• 6.4.2 CNC 界面的設(shè)計(jì)63-66
• 6.5 本章總結(jié)66-67
• 第7章 調(diào)試與試驗(yàn)67-72
• 7.1 硬件調(diào)試67-68
• 7.2 實(shí)驗(yàn)調(diào)試與分析68-71
• 7.2.1 系統(tǒng)通訊測(cè)試68-69
• 7.2.2 電機(jī)測(cè)試69-71
• 7.3 本章小結(jié)71-72
• 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果77-78
• 致謝78-79
• 附件79

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于ARM和FPGA的數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)接口設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：355493