【正文】 T邏輯，更好地適應(yīng)了實時系統(tǒng)的開發(fā)需要。該系列主要針對新興的安全市場，以一種全新的安全處理器設(shè)計為智能卡和其他安全IC開發(fā)提供獨特的32位系統(tǒng)設(shè)計，并具有特定的反偽造方法，從而有助于防止對硬件和軟件的盜版。但是我們也注意到，中國電子產(chǎn)業(yè)的利潤率卻并沒有隨之增長。很多朋友都看到過我最近使用的一部超薄(11l2mm)手機(TCL V9)，它的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序是由一家深圳公司編寫的。ARM 已經(jīng)不再是一個單純的CPU技術(shù)提供商，而是一個完整的數(shù)字世界系統(tǒng)解決方案提供商。ARM公司也非?？春弥袊氖袌?已開始與中興公司合作, 并十分希望與國內(nèi)更多的企業(yè)合作,應(yīng)該說雙方只要抓住機會就很可能實現(xiàn)雙贏。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為數(shù)字世界的發(fā)展趨勢，ARM將繼續(xù)致力于以最優(yōu)秀、最全面的技術(shù)和支持來幫助中國企業(yè)取得成功。在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進電機，步進電機可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點。以直流伺服電機作為驅(qū)動器件的直流伺服系統(tǒng)，控制電路比較簡單，價格較低。1980年，德國人Leonhard為首的研究小組在應(yīng)用微處理器的矢量控制的研究中取得進展，使矢量控制實用化。從80年代開始，逐漸應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)的進給驅(qū)動裝置上。這兩種突破的結(jié)果產(chǎn)生了交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)用在數(shù)控機床的伺服進給和主軸裝置上。 采用狀態(tài)觀察器和卡爾曼濾波器可以進行電動機參數(shù)的在線辨識。 傳感器檢測技術(shù)的發(fā)展也極大地提高了交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。隨著它們的轉(zhuǎn)速、分辨率的不斷提高，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)、調(diào)速范圍以及低速性能也相應(yīng)提高。而在電動機磁路設(shè)計上也作了改進，使電動機旋轉(zhuǎn)更加平滑，再配合高速數(shù)字伺服軟件，可使電動機即使在小于1181。下面以CT公司的Unidrive產(chǎn)品為例，給予簡單的介紹。通用型驅(qū)動器配置有大量的參數(shù)和20個菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設(shè)置成V/F控制、無速度傳感器開環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電動機控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場合。90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點，并可改善機床的動平衡，避免振動和噪聲，在超高速切削機床上得到了廣泛的應(yīng)用。電主軸是電動機與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電動機的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主軸看作一臺高速電動機。有時也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上壽命無限。所謂定時，就是每隔一定的時間間隔注一次油。太多，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時會因油的阻力而發(fā)熱。為了實現(xiàn)自動換刀以及剛性攻螺紋，電主軸內(nèi)置一脈沖編碼器，以實現(xiàn)準確的相角控制以及與進給的配合。當前高速高精加工機床一般都使用矢量控制的變頻驅(qū)動電主軸，常內(nèi)置一脈沖編碼器，以實現(xiàn)準確的相位控制以及與進給的準確配合，電機定子和主軸軸承用恒溫水循環(huán)冷卻。m，軸向竄動小于1181。當代電主軸所使用的電機，不僅有異步交流感應(yīng)電機，還有永磁同步電機，后者在相同功率下，外形尺寸較小，且轉(zhuǎn)子為永久磁鐵不發(fā)熱。而高速電主軸單元技術(shù)是制約我國超高速加工技術(shù)的瓶頸。 滾珠絲杠由於工藝成熟，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達到較高(ISO3408 1級)，而且實現(xiàn)高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所采用。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208m/min，加速度2g(Mazak的HMCF3660L加工中心的水平)，并且還有發(fā)展余地?，F(xiàn)代電機技術(shù)，很容易實現(xiàn)寬調(diào)速，速度變化范圍可達1:10000以上。運行平穩(wěn)，位置精度高(基本上取決于位置反饋檢測元件)。 e. 軌跡誤差小，高速下可獲得良好的定位精度。目前這些問題都已得到不同程度的解決，采用者愈來愈多?，F(xiàn)在世界各國的知名機床制造商(比如以發(fā)展?jié)L珠絲杠驅(qū)動聞名于世的日本Mazak公司和韓國的大宇公司)都紛紛推出直線電機驅(qū)動的機床，而德國的DMG公司，2001年便已銷售裝有直線電機的機床約1000臺，2002年要翻番，計劃為2000臺。ARM 微處理作為典型32位RISC 架構(gòu)的處理器，廣泛運用于工控設(shè)備、智能儀表、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電子商務(wù)、信息家電、智能玩具、通信設(shè)備、移動存儲以及軍事電子領(lǐng)域。目前，ARM 處理器有以下幾個系列的產(chǎn)品：ARM7TDMI、StrongARM ARM720T、ARM9TDMI、ARM922T、ARM940T、RM946T、ARM966T、ARM10TDM1 等。ARM9微處理器是ARM7處理器的升級，是高性能和低功耗處理器的代表，廣泛運用于無線設(shè)備、儀用儀表、數(shù)字成像、數(shù)字機頂盒和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中。ARM11囊括了ThumbCoreSight、TrusZone 等眾多業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)，同時由單一的處理器內(nèi)核向多核發(fā)展，為高端的嵌入式應(yīng)用提供了強大的處理平臺。StrongARM 廣泛運用于消費電子、通信產(chǎn)品、掌上電腦等領(lǐng)域；XScale則廣泛運用于移動數(shù)字電話以及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中。諾依曼結(jié)構(gòu)的微處理器的程序空間和數(shù)據(jù)是合在一起的，即取指令和取操作數(shù)都是在同一條總線上，通過時分復用的方式進行的，其每條指令的執(zhí)行周期為：T＝TF(取指令)＋TD(指令譯碼)＋TE(執(zhí)行指令)＋TS(存儲時間)在高速運行時，不能達到同時取指令和取操作數(shù)的目的，從而形成了傳輸過程的瓶頸。（1）CISC和RISC指令集。1979年，美國加州大學伯克利分校提出了RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)的概念，RISC并非只是簡單地減少指令，而是把著眼點放在了如何使計算機的結(jié)構(gòu)更加簡單、合理地提高運算速度上，其8/2 原則促進了RISC 體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)。精簡指令系統(tǒng)計算機(RISC)有一個精簡的指令系統(tǒng)。 圖 CISC 體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通道模 圖 RISC 體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通道模型（2）ARM處理器的指令流水線如圖 的指令流水線結(jié)構(gòu)，ARM7TDMI 采用3級流水線，分別為讀取指令、解碼指令和移位及ALU操作。圖 ARM7 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖ARM7內(nèi)核主要特點可綜合為以下幾點：a. 32位的RISC 結(jié)構(gòu)處理器(包括32 位地址線和數(shù)據(jù)線)；b. Little/Big Endian(小端/大端)操作模式；c. 高性能 RISC；d. 較低的電壓損耗；e. 適用于對電源比較敏感的應(yīng)用中；f. 快速中斷響應(yīng)；g. 適用于實時系統(tǒng)；h. 支持虛擬內(nèi)存；j. 支持高級語言；k. 具有簡單但功能強大的指令系統(tǒng)。b. Processor Mode處理器工作模式選擇模塊。e. Bus Controls 總線控制模塊。h. Configuration 工作狀態(tài)配置模塊。j. Memory Management Interface 存儲管理接口。(2) ARM9 內(nèi)部及功能結(jié)構(gòu)簡介ARM9 系列處理器主要包含ARM920T、ARM940T等類型，其內(nèi)核處理器采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，分別由取指、解碼、執(zhí)行、存儲和寫操作等5級流水線組成，可以作為單獨內(nèi)核嵌入到其他復雜設(shè)備中。以ARM9為內(nèi)核的處理器廣泛運用于無線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、數(shù)字機頂盒、高端打印設(shè)備、數(shù)字照相機和數(shù)字攝相機設(shè)備中。主要特點如下：a. 數(shù)據(jù) Cache 的容量從8KB 增加到32KB；b. 指令 Cache 的容量從16KB 增加到32KB；c. 微小數(shù)據(jù) Cache 的容量從512B 增加到2KB；d. 為了提高指令的執(zhí)行速度，超級流水線結(jié)構(gòu)由5級增至7級；e. 新增乘/加法器MAC 和特定的DSP 型協(xié)處理器CP0，以提高對多媒體技術(shù)的支持；f. 動態(tài)電源管理，使XScale 處理器的時鐘工作頻率可達1GHz、并能達到1200MIPS。超低功率與高性能的組合使Intel XScale適用于廣泛的互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉(zhuǎn)。運行范圍較廣。~100W。與普通電機一樣，交流伺服電機也由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。伺服電機的精度決定于編碼器的精度。當電機原來處于靜止狀態(tài)時，如控制繞組不加控制電壓，此時只有勵磁繞組通電產(chǎn)生脈動磁場。在一般情況下，電機內(nèi)部產(chǎn)生的磁場是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。如果改變控制電壓的相位，即移相180176。在電機運行過程中，如果控制信號降為“零”，勵磁電流仍然存在，氣隙中產(chǎn)生一個脈動磁場，此脈動磁場可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成。普通的兩相和三相異步電動機正常情況下都是在對稱狀態(tài)下工作，不對稱運行屬于故障狀態(tài)。位置模式運算量最大，驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最慢。如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時完全不需要使用伺服電機。：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動速度的大小，通過脈沖的個數(shù)來確定轉(zhuǎn)動的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進行賦值。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號，此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差，增加了整個系統(tǒng)的定位精度。由于LPC2114/2124非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC、PWM輸出、46個GPIO以及多達9個外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問控制和電子收款機(POS)。單扇區(qū)或整片擦除時間為400ms； ICE可實現(xiàn)斷點和觀察點。10%)，可承受5V電壓。圖 控制器的硬件結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計 電源的設(shè)計相對于模擬電源來說，開關(guān)電源效率較高，適用于輸出功率功率較大的電路中，但電路較復雜，又同時是一個干擾源，需要進行光電隔離。光電耦合器是20世紀70年代發(fā)展起來的新型電子元件，是以光為媒介傳輸信號的器件。光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極體）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電—光和光—電的轉(zhuǎn)換器件。信號從腳2和腳3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳入光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導通，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端, 與門的另一個輸入為使能端, 當使能端為高時與門偷出高電平, 經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。 圖 SGDM10ADA伺服驅(qū)動器實物圖SGDH伺服驅(qū)動器MECHATROLINK I/F 單元伺服信息（位置、速度、輸入輸出）的讀出和各種指令的變更，可以通過實時控制來實現(xiàn)。 它的性能卓越 ，為了實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，該驅(qū)動器CPU運算時間減少了一半，通過擴充新控制算法，定位時間大大縮短，實現(xiàn)了出類拔萃的響應(yīng)性。此外，因采用了高分辨率串行編碼器(16，17bits)，提高了定位精度。 而且采用了速度觀測控制，使電機的速度波動大幅度減低，低速下亦可平滑運轉(zhuǎn)。 D/A轉(zhuǎn)換器在單片機的過程控制和實時控制等應(yīng)用中，常常需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，因此D/A轉(zhuǎn)換芯片在此類應(yīng)用中扮演著非常重要的角色。OUT0、OUT1為D/A轉(zhuǎn)換的電壓輸出；AD0，AD1為地址輸入端，用于設(shè)置器件的從動地址：SCL為串行時鐘輸入；SDA為串行數(shù)據(jù)輸入，該器件兼容，可以很方便地加到單片機上。 伺服單元繼電器驅(qū)動電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序流程圖用戶輸入指令后, ARM進行初始化，系統(tǒng)錯誤檢查后進入控制狀態(tài)，打開啟動開關(guān)進行數(shù)據(jù)采集，分析誤差，若有誤差則進行反饋調(diào)整再輸出控制信號，若無誤差這直接輸出控制信號，從而實現(xiàn)對伺服電機的轉(zhuǎn)速位移的調(diào)節(jié)。其模糊控制器的穩(wěn)態(tài)性能遠不如普通的PID或PI控制器，除了所制定的模糊表不佳之外，另外一個重要原因就是誤差及誤差變化率被模糊量化取整而引起的控制器調(diào)節(jié)死區(qū)，以及控制量的分檔而引起的控制器調(diào)節(jié)過粗。參數(shù)自調(diào)整的在線插值模糊控制算法具有以上兩個方面的優(yōu)點，該算法容易用程序?qū)崿F(xiàn)，在實際中得到了良好的應(yīng)用。C/OSⅡ基準時鐘；分別創(chuàng)建任務(wù)，并賦于不同優(yōu)先級和堆棧；OSTmkDel(OS_PR10_SELF)；void main(void){硬件和軟件模塊的相關(guān)初始化；/*操作系統(tǒng)181。畢業(yè)設(shè)計主要是為了將書本上的知識轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品，這也是大學素質(zhì)教育的目的。但在這三個月中，我學到了很多東西，其中的酸甜苦辣可想而知。同時由于對ARM硬件及相關(guān)知識的缺乏，導致在設(shè)計當中卻遇到了許多難題。這對我們將來的發(fā)展有很大的好處。在河南工業(yè)大學學習期間，使我較系統(tǒng)地學習了自動化的相關(guān)知識，借此機會向所有關(guān)心和支持過我的老師們，以及和我朝夕相處，在生活、學習上給我很大幫助的同學們，一并表示真誠的謝意。C/OS—II[M]．北京：[23] [J].[24] 余兆安，田澤. 基于ARM 嵌入式智能控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].[25] 王征新，[J].附錄:系統(tǒng)硬件電路圖43