基于ARM7的USB数控系统控制板的设计

论文摘要

随着经济发展，制造业对数控系统的性价比要求越来越高，特别是中小企业，急需要一种数控系统，它的成本低且能稳定运行，用户还能根据自己的需求增加其相关工功能，开发属于自己的专用数控系统。为了改善现今国内市场上的数控控制系统结构封闭、成本高，特别是被某些国外品牌垄断的局面，本文从嵌入式方面研究低功耗、高性能、硬件结构完全开放的运动控制板的实现。本文在对嵌入式技术和嵌入式运动控制深入分析研究的基础上，提出了基于ARM7的USB运动控制板总体设计方案，建立以S3C44B0X、μC/OS-II为硬、软件核心的运动控制板平台。论文设计了运动控制板，包括SDRAM和FLASHROM的存储器接口、LCD显示接口、信号输入输出接口、电源的转换电路。在研究了USB通讯协议后，详细进行USB嵌入式主机的设计，使本运动控制板能自动读取U盘中的加工代码。深入分析了S3C44B0X的启动原理，设计BOOTLOADER启动程序；研究了μC/OS-II的内核代码，对其进行了必要删减，完成μC/OS-II在S3C44B0X上的移植，实现μC/OS-II对基本控制、数据处理、电机控制、插补算法任务的管理调度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统的概念
• 1.2 嵌入式数控技术的发展
• 1.3 课题研究的背景意义
• 1.4 课题研究的内容
• 本章小结
• 第二章 基于 ARM7 的 USB 运动控制板的总体设计方案
• 2.1 嵌入式运动控制卡功能要求
• 2.2 运动控制板体系结构设计
• 2.3 嵌入式运动控制开发平台核心的选择
• 本章小结
• 第三章 运动控制板硬件电路的设计与研发
• 3.1 嵌入式 ARM 处理器模块
• 3.1.1 S3C44B0X 及片内外资源介绍
• 3.1.2 S3C44B0X 系统管理器
• 3.2 存储器模块
• 3.2.1 Flash-ROM
• 3.2.2 SDRAM
• 3.3 通信调试接口
• 3.3.1 串行接口电路
• 3.3.2 调试端口 JTAG 模块
• 3.4 电源转换电路
• 3.5 电机控制信号输出接口
• 3.6 控制系统的抗干扰设计
• 本章小结
• 第四章 USB 数据通信总体设计
• 4.1 USB 系统简介
• 4.2 USB 通信协议
• 4.3 嵌入式 USB 主机系统规划
• 4.4 嵌入式 USB 主机控制器开发
• 本章小结
• 第五章 控制系统软件平台的移植
• 5.1 BOOTLOADER 的移植
• 5.2 μC/OS-II 定制与移植
• 本章小结
• 第六章 基于μC/OS-II 系统软件的设计
• 6.1 系统软件的结构规划
• 6.2 系统软件各功能模块的具体实现
• 6.2.1 基本控制模块
• 6.2.2 运动控制卡数据处理
• 6.2.3 插补程序实现
• 6.2.4 电机控制的实现
• 6.3 各模块之间的工作流程
• 6.4 软件的抗干扰设置
• 本章小结
• 第七章 系统底层关键模块调试运行
• 7.1 存储设备模块
• 7.2 串口模块测试
• 7.3 运动控制板上电测试
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢