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面向数控装置的总线测试系统的设计与实现

作　者: 陈艳
导　师: 何方
学　校: 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 总线型数控系统 MECHATROLINK-Ⅲ SSB-Ⅲ SOPC QT
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 36次
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内容摘要


现场总线具有协议简单、容错能力强、成本低的优点，基于现场总线的数控系统已经成为数控系统发展的趋势。目前蓝天数控已经支持MECHATROLINK-Ⅲ(以下称M-Ⅲ)、SSB-Ⅲ总线通信协议，为了对现有的总线型数控系统的通信可靠性进行测试，对总线传输数据进行实时、准确的测量，为系统的可靠运行提供保障，开发一套面向于研发、生产的总线测试系统，具有较强的现实意义。本文的主要内容如下：首先，介绍了总线型数控系统的发展、现场总线在数控系统中的应用以及MECHATROLINK-Ⅲ总线技术和SSB-Ⅲ总线技术。接着给出了总线测试系统的整体结构、工作原理以及并提出了设计方案。其次，在对MECHATROLINK-Ⅲ总线三层体系结构分析的基础上，设计并实现了M-Ⅲ总线测试卡。对测试卡进行功能分析，在硬件上完成物理层与数据链路层的互连，实现主从通信；在FPGA中设计实现SOPC系统，在NIOS处理器中处理驱动程序以及应用层协议软件。再次，设计并实现了SSB-Ⅲ总线测试卡。根据测试卡的功能需求，在硬件上，要设计其链路层功能，并完成物理层与链路层的连接；在软件上，要实现驱动程序和应用层程序的编写。最后，利用QT开发了从站人机界面，人机界面能够直观的显示伺服的运动状态(速度位置信息等)，判断命令执行结果的精确信息，进而检验总线通信的正确性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
引言  9-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 总线型数控系统  11-13
    1.1.1 现场总线在数控系统中的应用  11-12
    1.1.2 基于现场总线的数控系统的体系结构  12-13
  1.2 MECHATROLINK-Ⅲ 及 SSB-Ⅲ 总线技术  13-14
    1.2.1 MECHATROLINK-Ⅲ 总线  13-14
    1.2.2 SSB-Ⅲ 总线  14
  1.3 课题研究的背景及意义  14
  1.4 论文的工作内容和组织结构  14-16
第二章 总线测试系统的研究与设计  16-22
  2.1 测试系统的总体结构及各部分介绍  16-18
    2.1.1 测试系统的总体结构  16-17
    2.1.2 测试系统各部分作用及连接关系  17-18
  2.2 测试系统工作原理和工作过程  18-19
  2.3 测试系统的设计方案  19-21
    2.3.1 主站部分的设计  19
    2.3.2 从站部分的设计  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 MECHATROLINK-Ⅲ 总线测试卡的设计与实现  22-37
  3.1 MECHATROLINK-Ⅲ 总线协议介绍  22-24
    3.1.1 MECHATROLINK-Ⅲ 体系结构  22-23
    3.1.2 命令帧格式  23-24
  3.2 总线测试卡的总体设计  24-27
    3.2.1 总线测试卡的功能分析  24-25
    3.2.2 总线测试卡的结构设计  25-27
  3.3 SOPC 系统的搭建  27-29
    3.3.1 SOPC 技术介绍  27
    3.3.2 SOPC 系统  27-29
  3.4 MECHATROLINK-Ⅲ 驱动程序  29-35
    3.4.1 初始化阶段  30-32
    3.4.2 数据通信阶段  32-35
  3.5 MECHATROLINK-Ⅲ 通信协议  35-36
    3.5.1 通信协议设计  35
    3.5.2 协议软件的实现  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章 SSB-Ⅲ 总线测试卡的设计与实现  37-48
  4.1 SSB-Ⅲ 总线协议介绍  37-39
    4.1.1 SSB-Ⅲ 总线结构  37
    4.1.2 SSB-Ⅲ 帧结构  37-39
  4.2 SSB-Ⅲ 总线测试卡的设计  39-41
    4.2.1 测试卡功能分析  40
    4.2.2 总线测试卡功能结构  40-41
  4.3 总线测试卡链路层的设计  41-44
    4.3.1 MAC 寄存器设计  42-43
    4.3.2 数据交换机制  43-44
  4.4 SSB-Ⅲ 驱动程序设计  44-45
    4.4.1 重要驱动函数  45
    4.4.2 驱动程序流程  45
  4.5 SSB-Ⅲ 应用层程序设计  45-47
    4.5.1 驱动程序流程  46
    4.5.2 功能函数  46-47
  4.6 本章小结  47-48
第五章 人机界面的设计与实现  48-58
  5.1 开发工具简介  48-50
    5.1.1 QT 类库介绍  48-49
    5.1.2 信号与槽机制  49-50
  5.2 人机界面设计  50-52
    5.2.1 人机界面功能分析  50-51
    5.2.2 人机界面底层数据结构  51
    5.2.3 插补运动指令介绍  51-52
  5.3 人机界面显示实现  52-57
    5.3.1 主页面显示  52-55
    5.3.2 子页面显示  55-57
  5.4 本章小结  57-58
结束语  58-59
参考文献  59-61
发表文章及科研成果  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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