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基于CORTEX-M3和CAN总线的印染联合机同步控制系统

作　者: 穆腾飞
导　师: 钱剑敏
学　校: 东华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: CORTEX-M3 CAN总线同步控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 19次
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内容摘要

随着社会生活的发展,人们对现在的印染品的要求也越来越高,特别是布匹与包装外壳,越是精美好看的印刷品,需要的印染步骤就越多,那么对现代印染工艺的要求也越来越高。随着工艺的增加,需要的电机就越来越多,并且电机之间还需要同步运行,同时需要根据印染品的张弛情况,实时的调节电机的转速,这对印染设备是个不小的挑战。本文主要研究的就是大型印染联合机中多电机的同步控制问题。在印染设备中,电机的同步控制主要有三方面决定：一是处理器对张力传感器数据的处理速度,以及电机对张力传感器的反应速度；二是不同的电机组之间机械性能的差异以及它们产生的实时同步控制问题；三是控制单元与各电机组之间的通信问题,包括速率,抗干扰等。传统印染联合机的做法是采用单片机加AD/DA芯片进行数据的处理与执行,也有为了提高数据的处理能力而采用DSP加单片机的做法。面对以上讲的几个方面的问题,我研究了基于ARM (Advanced RISC Machines)的CORTEX—M3内核的处理器加CAN总线的分总系统设计方法。在多单元同步控制系统当中,需要实时的测量系统的参数,同时还需要实时的对系统当前的状态进行判断、确认同时还要及时的作出反应。本文选用基于ARM的CORTEX—M3内核的处理器,它具有很高的处理速度,以及先进的中断管理机制。同时我们采用CAN总线技术,这可以很好克服电磁环境的干扰,同时满足我们通信数据的传输。本文先对整体的介绍系统的组成,然后在对各个部分进行介绍,包括硬件的设计,CAN总线的介绍,系统的工作原理、步骤,以及主要的程序设计框图和主要的程序。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章绪论  10-13
  1.1 引言  10
  1.2 课题相关技术背景  10-13
    1.2.1 嵌入式系统  10-11
    1.2.2 现场总线技术  11
    1.2.3 CORTEX-M3内核  11-12
    1.2.4 选题的来源与背景  12-13
第二章系统设计  13-17
  2.1 各部分的主要功能  13-14
  2.2 软件结构介绍  14
  2.3 主芯片选型  14
  2.4 系统的结构设计  14-15
    2.4.1 印染联合机同步控制系统的整体设计  14-15
    2.4.2 8路单元控制器系统设计  15
  2.5 系统工作原理  15-17
第三章系统硬件平台设计  17-41
  3.1 ARM处理器介绍以及架构的发展  17-19
  3.2 STM32介绍  19-21
  3.3 电源设计  21-24
    3.3.1 供电电源设计  21-22
    3.3.2 电源管理  22-23
    3.3.4 电源原理图设计  23
    3.3.5 电源复位  23-24
  3.4 STM32时钟设计  24-25
    3.4.1 HSE时钟  25
    3.4.2 HSI时钟  25
    3.4.3 PLL  25
  3.5 ADC模数转化设计  25-28
    3.5.1 ADC介绍  25-27
    3.5.2 ADC硬件设计  27-28
  3.6 CAN总线控制器介绍  28-33
    3.6.1 几种现场总线的简单介绍  28-30
    3.6.2 CAN总线结构特点  30
    3.6.3 CAN总线系统硬件设计  30-31
    3.6.4 具体接口模块介绍  31-33
    3.6.5 CAN总线硬件设计  33
  3.7 串口设计  33-34
  3.8 主控制器TFT-LCD显示屏和触摸屏设计  34-39
    3.8.1 TFT-LCD显示模块介绍  34-36
    3.8.2 触摸屏设计  36-38
    3.8.3 液晶屏与触摸屏原理图设计  38-39
  3.9 JATG调试接口硬件设计  39-40
  3.10 DAC输出电路  40-41
第四章软件设计  41-77
  4.1 软件开发软件介绍  41-42
    4.1.1 RealView MDK简介  41-42
  4.2 主要软件模块设计  42-43
  4.3 AD采样  43-54
    4.3.1 AD主要功能介绍  44-49
    4.3.2 模块化程序设计  49-50
    4.3.3 ADC模块主要软件设计  50-54
  4.4 STM32的CAN总线控制器程序设计  54-70
    4.4.1 CAN总线介绍  54-55
    4.4.2 CAN总线分层结构  55-56
    4.4.3 CAN报文传送及其帧结构  56-57
    4.4.4 bxCAN总线控制器介绍  57-59
    4.4.5 bxCAN工作流程  59-64
    4.4.6 CAN总线模块主要软件设计  64-70
  4.5 TFT_LCD触摸屏软件设计  70-75
    4.5.1 8080并口介绍  70
    4.5.2 液晶显示模块软件设计  70-72
    4.5.4 触摸屏模块软件设计  72-75
  4.6 各软件模块间的配合工作  75-77
第五章总结  77-81
参考文献  81-83
攻读硕士期间发表的论文和参加的项目  83-84
致谢  84-85
附录  85-94
  1 单元控制器原理图  85-90
  2 单元控制器PCB丝印层、布线层  90-92
  3 主控制器原理图  92-93
  4 主控制器PCB丝印层、布线层  93-94

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