舵機遠距離數字控制畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 16:11 本頁面
【文章內容簡介】 ）：SOC的最大特點是實現了軟硬 件的無縫結合，直接在處理器片內嵌入操作系統的代碼模塊。由于絕大部分系統 構件都在片內，整個系統特別簡潔，不僅減小了系統的體積和功耗，而且提高了設計生產的效率。比較典型的SOC產品是Philips的Smart XA，少數通用系列如Siemens的TriCore、Motorola的M．Core。 嵌入式系統在舵機控制系統中的應用嵌入式系統有著非常廣闊的應用前景，其應用領域可以包括：工業(yè)控制、交 通管理、信息家電、家庭智能管理系統、網絡及電子商務、環(huán)境監(jiān)測和機器人控 制等方面。相對于其他的領域，機電產品可以說是嵌入式系統應用最典型、最廣泛的領 域之一。而舵機控制則是其中最典型的一種應用。 基于ARM的自主水下航行器舵機控制系統CPU系統檢測機構CAN模塊驅動單元橫舵機直舵機復位電路驅動單元 串口模塊檢測機構圖4 舵機控制系統框圖（１） 舵機驅動單元舵機驅動單元的主要作用是：將微處理器輸出的ＰＷＭ信號進行電壓變換， 使其驅動舵機的運動。 （２） CAN通信單元 CAN通信單元用以實現上位機即自動駕駛儀與ＡＲＭ微處理器的通信，接 收控制指令。 （３） A/D采樣單元 A/D采樣單元檢測舵機的當前位置，與控制指令比較形成閉環(huán)控制。 （４） 保護電路單元包括過電流檢測及死區(qū)延時等部分，保護舵機實現可靠、穩(wěn)定的運行。第2章 控制系統的軟件設計本文介紹的方法是在用ARM7系列芯片S3C4510B和uClinux構建的嵌入式平臺上實現的。整個掉電保護實現的基本思路是：產生掉電信號，捕捉掉電信號和處理掉電信號。重點介紹這個過程的具體實現。 ：采用一種機制，使得系統在意外失去供電的情況下，可以保證系統運行狀態(tài)的確定性以及記錄數據的完整性。當系統供電恢復后，現場數據可以及時恢復，避免應用系統產生混亂。我們知道，在嵌入式系統設計與開發(fā)中越來越多地應用嵌入式操作系統。由于操作系統的引入，數據的讀寫往往是通過文件的方式完成，而不是直接對存儲單元地址操作。用文件讀寫方式操作數據，在程序的運行過程中往往將數據暫存在易失性的存儲空間，如SDRAM，一旦系統意外失電，這些數據往往被丟失。因此，當系統意外失電時必須采取一定的措施進行系統的掉電保護，以避免系統產生混亂。總的說來，防掉電程序的主要思路就是：產生掉電信號，捕捉掉電信號，處理掉電信號和數據以及現場狀態(tài)的恢復。如果不引入操作系統，直接對存儲單元進行數據操作，每次操作的數據量小，可以利用中斷服務的方式進行掉電保護。而用文件的方式進行數據操作，數據量一般比較大，因此基于中斷服務的方式進行掉電保護已經不再可靠。本文研究的對象是基于操作系統的較為復雜的嵌入式系統設計過程中的掉電保護。 掉電保護方案實現的系統基礎ARM7系列的微處理器支持八種類型的中斷處理。外部中斷請求會在外部中斷引腳有效(一般是低電平)，并且程序狀態(tài)寄存器相關位(即CPSR的I控制位)設置為允許時得到處理器響應。響應后處理器進入中斷工作模式，PC被裝人中斷向量0x00000018。在這個地址單元存放中斷服務程序人口地址，中斷服務程序就可以被執(zhí)行。在掉電保護方案中，中斷服務程序很簡單，就是將表示掉電的全局變量置位即可。這樣可以縮短程序執(zhí)行時間。 基于掉電保護方案的硬件設計在系統中。其中,，另外部分器件需5V電源。為簡化系統電源電路的設計，要求整個系統的輸入電壓為高質量的5V的直流穩(wěn)壓電源。有別于一般的電源回路設計，本系統的電源回路設計過程中增加了有關掉電保護的設計。包含這個設計的系統電源電路如圖5所示。 5，還為系統掉電保護提供了延時及預警功能，通過軟件的配合可以實現系統的掉電保護機制。正常情況下，由供電回路1給整個系統供電。當系統由于意外原因掉電時，由于輸入的比較電壓降低，這樣MAX809 模塊輸出電壓產生翻轉為系統提供掉電中斷預警信號，中斷請求通過外部中斷引腳XREQ0產生。同時供電回路2開始啟用。通過大電容CC4放電，繼續(xù)為系統提供一段供電電壓，支持掉電中斷服務程序完成。供電回路2只給最小系統供電，并不給耗電量大的外圍部件供電。這樣，給最小系統的供電時間足夠長，可以完成敏感數據的保護操作。 信號處理軟件方法的實現用守候進程的方式，開通一個進程，此進程專門等待中斷信號。主程序根據數據操作對象的不同，將自己的流程方案劃分成若干原子操作，所謂原子操作即劃定的程序塊要么完全執(zhí)行，要么不執(zhí)行。每個操作對應惟一狀態(tài)標志。在每個原子操作前，主進程都將會通過管道通信的方式閱讀中斷信號
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