發(fā)布時(shí)間：2017-07-07 23:03

  本文關(guān)鍵詞：組件化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)控系統(tǒng) 模型集成框架 組件 軟件框架 可重構(gòu) 代碼生成

【摘要】：現(xiàn)代高性能數(shù)控系統(tǒng)朝著嵌入式開放式體系結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展。在這種趨勢下,由于嵌入式數(shù)控系統(tǒng)本身的強(qiáng)實(shí)時(shí)性要求,系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性日益增強(qiáng),系統(tǒng)開發(fā)的難度亦越來越大。本論文針對傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)方法存在的系統(tǒng)測試滯后、可靠性難以保證、可重用性差、開發(fā)效率低等問題,在對組件化模型集成設(shè)計(jì)開發(fā)方法深入研究的基礎(chǔ)上,提出了組件化軟件框架結(jié)構(gòu),數(shù)控系統(tǒng)組件設(shè)計(jì)方法,模型到代碼的實(shí)現(xiàn)框架。論文的研究主要包含以下內(nèi)容:針對嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的領(lǐng)域特性、組件交互關(guān)系和系統(tǒng)需求,提出了面向嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的“連接管理復(fù)合功能塊容器”軟件架構(gòu)方法,闡述了該關(guān)鍵架構(gòu)中事件連接管理單元、數(shù)據(jù)連接管理單元和功能塊容器的結(jié)構(gòu)及機(jī)理。該架構(gòu)以事件驅(qū)動的觸發(fā)機(jī)制為基礎(chǔ),基于先入先出的事件隊(duì)列進(jìn)行事件調(diào)度,解決了并發(fā)事件執(zhí)行下的事件丟失現(xiàn)象,保證了事件傳輸?shù)耐暾?數(shù)據(jù)處理過程借助基于數(shù)據(jù)共享連接的數(shù)據(jù)管理單元,保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,并避免產(chǎn)生死鎖現(xiàn)象。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)基本功能塊組件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和數(shù)控系統(tǒng)的領(lǐng)域特點(diǎn),研究了數(shù)控系統(tǒng)的基本功能組件分類;根據(jù)功能塊模型組件的特點(diǎn)和執(zhí)行行為特點(diǎn),構(gòu)建了其代碼生成模板,提出了基于元數(shù)據(jù)的模板擴(kuò)展和部分賦值演化的代碼生成方法,實(shí)現(xiàn)了組件模型到代碼的映射;以多段連續(xù)螺紋插補(bǔ)算法組件為研究對象,驗(yàn)證了組件實(shí)現(xiàn)過程的可行性。系統(tǒng)代碼的自動化生成是基于模型集成框架的軟件設(shè)計(jì)平臺的關(guān)鍵之一。根據(jù)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)需求,提出了一種面向嵌入式數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域模型的分步重構(gòu)的代碼實(shí)現(xiàn)方法;在基礎(chǔ)上,總結(jié)模型代碼生成過程的一般共性,結(jié)合分步重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法,設(shè)計(jì)了數(shù)控領(lǐng)域模型代碼生成的實(shí)現(xiàn)框架——ENCCGF;為此,研究得到一套框架模板和映射算法。論文以硬質(zhì)合金PCB微型銑刀開槽機(jī)控制系統(tǒng)和車床數(shù)控系統(tǒng)為實(shí)施對象,對所提出的架構(gòu)方法及實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了驗(yàn)證。在數(shù)控領(lǐng)域圖形化建模環(huán)境中構(gòu)建了數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用模型,采用本文設(shè)計(jì)的代碼生成工具和組件自動生成工具實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)源代碼的自動生成。論文對數(shù)控系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行了測試,驗(yàn)證了代碼自動生成的數(shù)控系統(tǒng)的可行性;通過比較兩個(gè)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)上的異同,驗(yàn)證了前述軟件架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)機(jī)制的可重用性和快速重構(gòu)性,為基于組件化模型驅(qū)動的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)提供安全、快速和有效的實(shí)施方案,對于快速構(gòu)建可靠的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)平臺具有重要的理論意義及實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控系統(tǒng) 模型集成框架 組件 軟件框架 可重構(gòu) 代碼生成
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 可重構(gòu)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)概述12-15
• 1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢12-13
• 1.1.2 可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)介紹13-14
• 1.1.3 可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)14-15
• 1.2 可重構(gòu)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)方法15-18
• 1.2.1 組件化開發(fā)方法15-16
• 1.2.2 基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法16-18
• 1.3 組件化模型集成開發(fā)方法18-22
• 1.3.1 特定領(lǐng)域建模語言（DSML）及其支持工具的研究18-19
• 1.3.2 模型驗(yàn)證及其支持技術(shù)研究19-20
• 1.3.3 代碼實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究20-22
• 1.4 軟件框架22-25
• 1.5 本文的研究內(nèi)容25-27
• 第二章 組件化的可重構(gòu)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件框架研究27-44
• 2.1 模型集成嵌入式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)方法27-29
• 2.2 基于連接管理的組件化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件框架29-41
• 2.2.1 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)功能組件定義30-31
• 2.2.2 組件間交互機(jī)制31-33
• 2.2.3 軟件框架實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)33-39
• 2.2.4 功能塊與外部環(huán)境或存儲空間交互39-41
• 2.3 支撐軟件框架的目標(biāo)平臺結(jié)構(gòu)41-42
• 2.3.1 設(shè)計(jì)原則41
• 2.3.2 分層目標(biāo)平臺結(jié)構(gòu)41-42
• 2.4 軟件框架特性42-43
• 2.4.1 完整性42-43
• 2.4.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性43
• 2.4.3 實(shí)時(shí)性43
• 2.4.4 可重構(gòu)性43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 基于IEC61499 的數(shù)控系統(tǒng)組件代碼實(shí)現(xiàn)研究44-72
• 3.1 基于IEC 61499 的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)基本功能組件建立44-48
• 3.1.1 數(shù)控系統(tǒng)基本功能組件開發(fā)要求45-46
• 3.1.2 基于領(lǐng)域分析的數(shù)控系統(tǒng)功能塊的分類46-48
• 3.2 基本功能組件類型代碼生成48-59
• 3.2.1 基于模板的代碼實(shí)現(xiàn)48-50
• 3.2.2 總體實(shí)現(xiàn)過程50-51
• 3.2.3 模板設(shè)計(jì)51-59
• 3.3 功能塊組件算法的實(shí)現(xiàn)59-71
• 3.3.1 多段連續(xù)螺紋算法59-68
• 3.3.2 螺紋算法代碼實(shí)現(xiàn)68-71
• 3.3.3 螺紋功能組件模型71
• 3.4 本章總結(jié)71-72
• 第四章 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)框架研究72-89
• 4.1 代碼實(shí)現(xiàn)框架72-75
• 4.1.1 總體設(shè)計(jì)思想72-73
• 4.1.2 嵌入數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域建模代碼生成器的實(shí)現(xiàn)過程框架（ENCCGF）73-75
• 4.2 目標(biāo)平臺代碼的產(chǎn)生75-79
• 4.2.1 目標(biāo)平臺模板設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)76-77
• 4.2.2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)層任務(wù)配置77-79
• 4.3 軟件框架可變點(diǎn)產(chǎn)生79-83
• 4.3.1 事件連接管理單元實(shí)現(xiàn)80-82
• 4.3.2 數(shù)據(jù)連接管理單元實(shí)現(xiàn)82
• 4.3.3 功能組件實(shí)例容器實(shí)現(xiàn)82-83
• 4.4 可執(zhí)行功能塊庫的選擇方法83-86
• 4.4.1 復(fù)合功能塊組件分解84-85
• 4.4.2 基本組件類型選擇算法85
• 4.4.3 實(shí)例說明85-86
• 4.5 編譯連接處理86-87
• 4.6 代碼生成器的實(shí)現(xiàn)87-88
• 4.7 本章小結(jié)88-89
• 第五章 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證89-115
• 5.1 硬質(zhì)合金PCB微型銑刀開槽機(jī)控制系統(tǒng)——CNC240089-98
• 5.1.1 模型建立91-93
• 5.1.2 系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)93-97
• 5.1.3 系統(tǒng)驗(yàn)證97-98
• 5.2 車床數(shù)控系統(tǒng)98-110
• 5.2.1 數(shù)控系統(tǒng)需求98
• 5.2.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺介紹98-99
• 5.2.3 車床數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域模型構(gòu)建99-102
• 5.2.4 車床數(shù)控系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)102-107
• 5.2.5 車床數(shù)控系統(tǒng)集成測試107-110
• 5.3 可重構(gòu)性驗(yàn)證110-114
• 5.3.1 可重構(gòu)性驗(yàn)證110-113
• 5.3.2 討論113-114
• 5.4 本章小結(jié)114-115
• 結(jié)論與展望115-117
• 參考文獻(xiàn)117-124
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果124-126
• 致謝126-127
• 附件127

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：532124