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基于ARM-Linux的数字测风经纬仪运动系统设计

作　者: 张立峰
导　师: 陈爱国
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 数字测风经纬仪嵌入式系统运动控制系统 ARM
分类号: TH761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着计算机技术、微电子技术以及相关技术的发展,嵌入式系统正在应用到越来越多的领域。在仪器仪表方面,以往复杂的控制和处理经常要求助于计算机,实现起来有很多不利因素。而嵌入式系统以其高性能,低功耗,低成本,小型化,灵活性等优点,为以上问题提供了很好的解决方案,同时也为数字测风经纬仪提供了技术基础。本文首先回顾了测风经纬仪的历史、国内外发展状况,以及普通测风经纬仪在使用上的不足。提出了基于嵌入式系统的新型的具有跟踪功能的数字测风经纬仪的设计方案。本文重点进行了数字测风经纬仪的运动控制系统开发设计。数字测风经纬仪采用ARM9处理器S3C2410和嵌入式Linux操作系统为软硬件核心。设计了S3C2410的最小系统电路,包括时钟,电源,复位和存储电路,同时设计了USB主从通信接口电路。构建了系统开发软件平台,完成了BootLoader裁剪和移植、Linux操作系统内核裁剪与移植。最后对运动控制系统做了详细设计:包括直流电机控制电路,增量式光电编码器信号采集电路,电流采集电路和过流保护电路设计。本设计采用用微处理器S3C2410的脉宽调制器(PWM)实现对直流电机的调速控制。运动控制系统的软件设计部分主要完成设备驱动和应用程序开发,设备驱动采用模块化编程,编写了相关的接口和中断服务程序。最后,对数字测风经纬仪的运功控制系统进行了仿真调试,并对关键技术进行了总结,为后续设计工作做好了充分的准备。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 测风经纬仪由来  7
  1.2 国内外测风经纬仪的发展状况  7-9
  1.3 课题的背景和意义  9-11
  1.4 论文的主要研究内容和基本结构  11-13
第二章数字测风经纬仪的总体结构  13-19
  2.1 数字测风经纬仪嵌入式系统构建  13-15
  2.2 数字测风经纬仪的总体结构  15-19
    2.2.1 测风经纬仪内部结构  15-17
    2.2.2 运动系统的总体结构  17-19
第三章外围电路设计  19-24
  3.1 53C2410 处理器简介  19-20
  3.2 基于53C2410 的硬件电路设计  20-24
    3.2.1 电源电路  21-22
    3.2.2 复位电路和JTAG 接口  22
    3.2.3 晶振电路  22-23
    3.2.4 USB 接口电路设计  23-24
第四章数字测风经纬仪软件平台构建  24-35
  4.1 LINUX系统简介  24
  4.2 开发环境建立  24-26
  4.3 BOOTLOADER的移植  26-30
    4.3.1 BootLoader 简介  26-28
    4.3.2 Bootloader vivi  28-29
    4.3.3 Vivi 的移植过程  29-30
  4.4 LINUX内核的剪裁与移植  30-35
    4.4.1 Linux 内核的移植步骤  32-33
    4.4.2 嵌入式Linux根文件系统的实现  33-35
第五章运动控制系统软硬件设计  35-51
  5.1 硬件设计  35-39
    5.1.1 直流电机调速方式  35-36
    5.1.2 直流电机驱动  36-38
    5.1.3 位置信号检测电路  38-39
  5.2 测风经纬仪运动控制系统程序设计  39-51
    5.2.1 嵌入式Linux 开发原理  39-43
    5.2.2 驱动接口的实现  43-48
    5.2.3 驱动的调试  48-49
    5.2.4 应用程序  49-51
第六章总结与展望  51-52
参考文献  52-54
致谢  54-55
作者简介  55

基于ARM-Linux的数字测风经纬仪运动系统设计

内容摘要

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