基于嵌入式Linux的运动控制系统研究

论文题目: 基于嵌入式Linux的运动控制系统研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 黄振山

导师: 王国栋

关键词: 嵌入式系统,单片机,运动控制,串行通讯

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着计算机技术、微电子技术以及相关技术的飞速发展,嵌入式系统正在应用到越来越多的领域。在工业控制特别是运动控制方面,复杂的控制和处理,以往多采用工业计算机和PLC作为处理机。但是在移动机器人等体积较小的应用中,使用工业计算机和PLC有很多不利的因素,而基于微处理器和嵌入式Linux的嵌入式运动控制系统体积小,处理能力强,灵活性好,得到了越来越多的应用。本课题中进行了基于嵌入式Linux的运动控制系统研究。由Intel Xscale架构微处理器PXA255构建的上位计算机采用嵌入式Linux操作系统,由AT89S52构建的直流电机数字伺服控制板作为下位运动控制单元,两者之间通过串行接口进行通讯,共同构成一个运动控制系统。本文中,首先介绍了嵌入式系统概念和结构,并在分析Linux操作系统的历史和特点的基础上,讨论了将Linux用于嵌入式系统的优缺点。随后分析了Intel Xscale的系统结构和上位计算机的配置;介绍了Bootloader概念、完成的主要任务和结构框架,并剖析了目前流行的Boot Loader:U-Boot的体系结构及其向Xscale目标板的移植过程。操作系统是嵌入式系统处理能力的保证,所以本文探讨了嵌入式Linux系统交叉编译开发平台的建立,Linux内核的配置、编译和ARM-Linux向Xscale目标平台的移植;分析了Linux设备驱动程序的技术和开发过程以及Linux驱动模块编程技术并介绍了课题中嵌入式Linux串行接口通讯程序的编制。最后分析了伺服控制单元所采用的硬件特征,并介绍了采用AT89S52构成的伺服运动控制板的硬件接口和软件开发流程,完成了整个伺服运动控制系统的设计。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 嵌入式系统概述

1.1.1 嵌入式系统的定义

1.1.2 嵌入式系统的组成

1.2 嵌入式Linux系统

1.2.1 嵌入式操作系统的发展

1.2.2 从Linux到嵌入式Linux系统

1.2.3 嵌入式Linux系统发展应用状况

1.3 嵌入式微处理器和ARM

1.4 伺服运动控制系统

第二章 Xscale上位计算机及U-Boot的移植

2.1 系统总体设计方案

2.2 Xscale上位计算机

2.3 Boot Loader技术的分析

2.3.1 Boot Loader 的概念

2.3.2 Boot Loader的主要任务和结构框架

2.4 U-Boot向上位计算机的移植

2.4.1 U-Boot简介

2.4.2 U-Boot的体系结构

2.4.3 U-Boot向上位计算机的移植

第三章 上位计算机的ARM-Linux 移植

3.1 ARM-Linux

3.1.1 Linux内核的修补

3.1.2 ARM-Linux的生成

3.2 ARM-Linux移植交叉编译环境的建立

3.2.1 GNU开发工具

3.2.2 ARM-Linux交叉编译环境的建立

3.3 ARM-Linux的移植调试方法

3.4 ARM-Linux向上位计算机的移植

3.4.1 ARM-Linux内核的裁剪和编译

3.4.2 文件系统的生成

3.4.3 ARM-Linux内核映像写入

第四章 上下位机通讯程序的开发

4.1 Linux的设备驱动程序

4.1.1 设备驱动程序的简介

4.1.2 设备驱动程序的结构

4.1.3 模块编程技术

4.2 串口通讯模块的开发

4.2.1 串口访问函数

4.2.2 串口属性的设置

4.2.3 主函数和模块相关函数编程

4.3 更新内核

第五章 伺服运动控制板的开发

5.1 数字伺服控制系统

5.2 伺服运动控制板的硬件开发

5.2.1 伺服运动控制系统方案

5.2.2 伺服运动控制芯片

5.2.3 直流电机的驱动

5.2.4 伺服系统硬件接口分析

5.3 伺服运动控制板的软件开发

5.3.1 主程序设计

5.3.2 串行通讯中断服务程序设计

5.3.3 定时器中断服务程序设计

第六章 总结和展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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标签：嵌入式系统论文;  单片机论文;  运动控制论文;  串行通讯论文;