模块化机器人关节控制系统底层通讯平台的设计

论文摘要

模块化机器人因其重构性好和灵活性强而显示出独特的优越性，对它的研究也得到了长足的发展，其控制系统也已经成为研究的重点。本文在吸取了模块化机器人现有成果，特别是本实验室开发的模块化机器人关节成果的基础上，研发出了一套与现有模块机器人关节完全兼容的、具有一定开放性的模块化机器人控制系统通讯平台。 本文具体工作主要包括以下几个方面： 首先，结合国内外发展现状和任务要求，进行了本通讯平台的方案设计：选用标准PC机作为中央控制计算机、DSP实现关节控制器，中央控制计算机与关节控制器之间通过PCI总线、CAN总线的互相访问实现系统通讯。 其次，进行了该通讯平台的硬件设计：选用PCI9054桥接芯片构建PCI通信模块电路，并详细介绍了它与PCI总线、Local总线、EEPROM的连接电路；以TI公司DSP实现了CAN总线通讯模块，并详细介绍了它与收发器、扩展RAM的连接电路；采用双口RAM共享全局存储区方式实现了PCI总线与CAN总线的通信。 再次，进行了该通讯平台的软件设计：选用Numega公司的DriverWorks开发PCI总线通信模块驱动程序，并完成其封装、调试；以CCS开发了CAN总线模块程序，包括通信程序与中断程序，完成其调试加载；讨论了中央控制计算机软件的组成并详细介绍了驱动程序接口函数的调用方法。 最后，在以上各部分实现的基础上，进行了系统电气与逻辑检测，传输性能测试，得出PCI-CAN适配卡符合总线规范的定义，能够实现总线间的互相访问；驱动程序符合WDM规范，可以实现总线间数据传输，传输性能满足设计要求。

论文目录

• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 模块化机器人及其控制系统的研究现状
• 1.3 本文研究内容及论文结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 控制系统通讯平台方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 被控对象与系统传输性能指标
• 2.3 控制系统通讯平台组成
• 2.4 控制平台各模块方案选择
• 2.4.1 中央控制计算机模块方案选择
• 2.4.2 预留总线接口模块方案选择
• 2.4.3 现场总线接口模块方案选择
• 2.4.4 预留总线与现场总线间的接口模块方案选择
• 2.5 控制系统通讯平台总体结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 控制系统通讯平台的硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 PCI总线通信模块硬件电路设计
• 3.2.1 PCI9054接口芯片工作方式的设置
• 3.2.2 PCI9054与外围设备接口电路实现
• 3.3 CAN总线通信模块硬件电路设计
• 3.3.1 与收发器的连接
• 3.3.2 与扩展RAM连接
• 3.3.3 与双端口RAM连接
• 3.4 PCI总线与CAN总线间的接口模块硬件设计
• 3.4.1 双口RAM电路
• 3.4.2 CPLD电路
• 3.5 本章小结
• 第四章 控制系统通讯平台的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 数据帧格式的定义
• 4.3 PCI总线通信模块软件设计
• 4.3.1 PCI总线通信模块软件结构
• 4.3.2 PCI总线通信模块软件实现
• 4.4 CAN总线通信模块软件设计
• 4.4.1 CAN总线通信程序框架
• 4.4.2 CAN总线通信软件实现
• 4.5 中央控制计算机软件
• 4.5.1 中央控制计算机软件结构
• 4.5.2 接口库函数使用
• 4.6 本章小结
• 第五章 控制系统通讯平台测试
• 5.1 通讯平台电气测试
• 5.1.1 PCB板接线测试
• 5.1.2 DSP的IO端口测试
• 5.1.3 CAN总线电路逻辑测试
• 5.1.4 PCI总线电路逻辑测试
• 5.2 数据传输性能测试
• 5.2.1 性能指标
• 5.2.2 实验环境
• 5.2.3 实验及结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文