新聞中心

EEPW首頁(yè) > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > ARM+PCL6045B的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)

ARM+PCL6045B的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-10-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

①系統(tǒng)初始化:進(jìn)行微處理器的硬件初始化,包括輸入/輸出接口的配置、具體總線通信方式的配置以及伺服系統(tǒng)相關(guān)的接口參數(shù)配置。
②通信模塊:負(fù)責(zé)控制卡和上位機(jī)之間的坐標(biāo)值、速度值、數(shù)控系統(tǒng)的I/O接口狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)以及數(shù)據(jù)鏈表的傳輸。
實(shí)時(shí)域建立在RTAI實(shí)時(shí)內(nèi)核的基礎(chǔ)上。其實(shí)時(shí)任務(wù)通過(guò)實(shí)時(shí)進(jìn)程的方式來(lái)完成,一種為周期性(peri_odic)實(shí)時(shí)進(jìn)程,另一種為一次性(one shot)實(shí)時(shí)進(jìn)程。實(shí)時(shí)域主要包括如下4個(gè)周期性實(shí)時(shí)線程:
①狀態(tài)檢測(cè)線程(rt_monitor_thread)。本任務(wù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),負(fù)責(zé)從I/O端口讀入各個(gè)連接的I/O設(shè)備值,然后將狀態(tài)寫入狀態(tài)檢測(cè)緩沖區(qū)中,對(duì)設(shè)備急停、伺服報(bào)警、限位信號(hào)進(jìn)行判斷,并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
②插補(bǔ)線程(rt_interpolation_thread)。從譯碼緩沖區(qū)中順序取得插補(bǔ)數(shù)據(jù),然后根據(jù)是直線或者圓弧進(jìn)行插補(bǔ),插補(bǔ)得到下個(gè)周期應(yīng)該到達(dá)的理論坐標(biāo)值。
③位置控制線程(rt_position_thread)。讀取計(jì)數(shù)器中編碼器的數(shù)值,得到實(shí)際的位置,并與插補(bǔ)器中的理論位置坐標(biāo)作比較。根據(jù)差值調(diào)節(jié)PID參數(shù),并將具體脈沖輸出數(shù)寫入對(duì)應(yīng)的PWM口的脈沖數(shù)寄存器中。
④功能控制線程(rt_function_thread)。功能控制任務(wù)利用RTAI實(shí)時(shí)管道來(lái)傳遞命令和狀態(tài)信息的功能。通過(guò)管道的命令設(shè)置實(shí)現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)部分RTAI的訪問(wèn),從而實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行、暫停、給定速度等狀態(tài)設(shè)置。
2.1 軟件平臺(tái)的建立
軟件平臺(tái)是系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)軟件平臺(tái)主要包括:-Linux的移植、串行接口驅(qū)動(dòng)開發(fā)、USB接口驅(qū)動(dòng)開發(fā)、LCD接口驅(qū)動(dòng)開發(fā)、觸摸屏接口驅(qū)動(dòng)開發(fā)、以太網(wǎng)接口驅(qū)動(dòng)開發(fā)、文件系統(tǒng)的移植等。這些軟件的開發(fā)和移植在很多文獻(xiàn)中有詳細(xì)的說(shuō)明。
2.2 控制函數(shù)庫(kù)的
通用運(yùn)動(dòng)的功能主要取決于運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)。要做成一個(gè)開放式的運(yùn)動(dòng),必須編寫豐富的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù),以滿足不同的應(yīng)用要求。運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)要為單軸及多軸的步進(jìn)或伺服控制提供許多運(yùn)動(dòng)函數(shù),如單軸驅(qū)動(dòng)、兩軸直線插補(bǔ)、3軸直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等等。另外,為了配合運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā),還編寫了一些輔助函數(shù),如中斷處理、編碼器反饋、間隙補(bǔ)償、通用開關(guān)量的輸入輸出等。這樣,用戶在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)就不必再關(guān)心底層的東西,只需根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制人機(jī)界面,并調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)中的函數(shù),就可以開發(fā)出滿足要求的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。
2.3 對(duì)Ljnux進(jìn)行實(shí)時(shí)化改造
由于Linux不是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),所以,利用實(shí)時(shí)內(nèi)核補(bǔ)丁RTAI(Real Time Application Interface)。RTAI的安裝和使用詳見參考文獻(xiàn)[7]。該控制器所使用的Linux開發(fā)環(huán)境為ELDK(Embedded Linux DevelopedKit)3.0。Linux內(nèi)核為L(zhǎng)inuxp pc_2_4_devel,而RTAI的版本為24.1.12。由Linux中的init_module()和cleanup_modtde()兩個(gè)函數(shù)加載和卸載實(shí)時(shí)任務(wù)模塊,通過(guò)這兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)線程及其處理函數(shù)的創(chuàng)建和回收。其關(guān)鍵程序如下:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/152322.htm


2.4 應(yīng)用軟件
應(yīng)用軟件主要包括人機(jī)交互界面的、數(shù)控指令的編譯解釋、按鍵功能的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)視等。通過(guò)操作系統(tǒng)-Linux,可方便地實(shí)現(xiàn)上述功能,并進(jìn)行多任務(wù)的調(diào)度。運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)輸入的數(shù)控指令文件,將其存入NAND Flash中。處理器通過(guò)對(duì)數(shù)控指令進(jìn)行譯碼、速度預(yù)處理、粗插補(bǔ)計(jì)算等,調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制函數(shù),進(jìn)而發(fā)出控制指令控制步進(jìn)或伺服系統(tǒng)去控制執(zhí)行部件進(jìn)行動(dòng)作,從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的目的。

結(jié) 語(yǔ)
本文綜合應(yīng)用ARM系統(tǒng)技術(shù)、DSP運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)等多種技術(shù)開發(fā)出高性能的運(yùn)動(dòng)控制器。該控制器相比傳統(tǒng)的基于PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器,具有成本低、體積小、功耗低、功能豐富、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。以ARM微控器和為核心的運(yùn)動(dòng)控制器,采用Linux操作系統(tǒng),經(jīng)過(guò)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)化改造,使系統(tǒng)能很好地進(jìn)行多任務(wù)處理,保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)高速和高精度的運(yùn)動(dòng)控制需求,具有良好的運(yùn)動(dòng)控制性能。該運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì),為讀者提供了一種良好的解決方案,在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

pid控制器相關(guān)文章:pid控制器原理



上一頁(yè) 1 2 下一頁(yè)

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉