面向机电设备控制的智能交互技术的研究及应用

论文摘要

随着计算机技术及网络的发展,对机电设备的控制已经从过去简单的点对点控制向着分散型、多层次型发展。在现代化的工业控制体系中,人机交互的手段已经从早期的“旋钮与表盘”系统转变为使用简单、交互方便、控制灵活的人机界面交互系统。伴随着工控设备日益繁多复杂,工控市场竞争日益激烈,研究和开发界面友好、组态功能完善、通信能力强大、可靠性高的嵌入式智能交互控制系统,是技术发展的需要,是市场需求的呼唤。本文首先阐述了现代工业控制领域人机交互技术的现状以及嵌入式工业控制系统的发展以及存在的问题,并分析了面向机电设备控制的智能化人机交互技术的需求;随后对工业控制中的嵌入式终端的人机界面系统进行了分析,提出了基于嵌入式软、硬件平台的面向机电设备控制的网络化智能显示系统的总体实施方案。然后,重点围绕构建该系统所涉及到的关键技术从构架、功能和原理上进行了深入分析,包括智能化人机交互技术、人机界面技术、嵌入式平台技术、嵌入文件系统、软件设计模式技术等,并针对部分关键技术在实现过程中存在的问题进行了分析。深入的阐述了人机图形软件的架构设计及工作原理,并针对通信任务调度的特点提出了可重构通信设计方法。文章最后,在对面向机电设备控制的智能交互系统的关键技术进行分析和研究的基础上,实现了人机界面可重构的嵌入式智能人机交互系统的设计,完成了平台的搭建、操作系统的裁剪和移植、图形界面软件的模块化设计和开发。最终达到了面向机电设备人机交互系统的需求,获得理想的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 网络化控制系统
• 1.2.2 嵌入式系统研究现状
• 1.2.3 人机交互技术发展与现状
• 1.2.4 现状分析与总结
• 1.3 研究课题的来源
• 1.4 论文研究的主要内容
• 2 面向机电设备控制的智能交互系统总体设计方案
• 2.1 系统需求分析
• 2.2 面向机电控制的智能交互系统的体系结构
• 2.2.1 智能交互系统的硬件总体结构
• 2.2.2 智能交互系统的软件体系结构
• 2.3 智能交互系统的总体设计方案
• 2.3.1 智能交互系统的设计原则
• 2.3.2 系统总体设计方案
• 2.4 本章小结
• 3 面向机电设备控制的嵌入式智能交互系统关键技术研究
• 3.1 嵌入式 Linux 系统下的混合文件系统机制
• 3.1.1 嵌入式Linux 文件系统简介
• 3.1.2 智能人机交互系统的混合文件系统方案
• 3.2 嵌入式人机交互技术
• 3.2.1 人机图形界面交互驱动技术
• 3.2.2 嵌入式GUI 图形库技术
• 3.3 可重构人机交互系统组态软件的研究与设计
• 3.3.1 可重构人机交互系统组态软件的开发方法
• 3.3.2 各模块间的通信
• 3.4 可重构人机图形界面的构架设计
• 3.4.1 界面图形对象分析
• 3.4.2 图形界面组态模块构架设计
• 3.5 可重构通信模块的研究与设计
• 3.5.1 问题的提出
• 3.5.2 可重构通信模块的设计
• 3.6 本章小结
• 4 面向机电设备控制的嵌入式智能交互系统的设计与实现
• 4.1 智能交互系统的嵌入式平台搭建
• 4.1.1 BootLoader 的设计与实现
• 4.1.2 嵌入式Linux 内核配置
• 4.1.3 常用工具集busybox 的实现
• 4.1.4 嵌入式GUI 图形库的配置和移植
• 4.2 智能交互系统混合文件系统结构的实现
• 4.3 人机交互系统可重构界面软件的设计与实现
• 4.3.1 人机图形界面软件内部接口设计与实现
• 4.3.2 人机图形界面外部控件的实现
• 4.3.3 模块库的编译实现
• 4.4 人机交互系统通信模块的设计实现
• 4.4.1 通信命令定义
• 4.4.2 通信模块的实现
• 4.4.3 文件传输的实现
• 4.5 嵌入式智能交互系统实例
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 6 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录