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振镜扫描器的ARM嵌入式负反馈控制系统研究

作　者: 汪殿明
导　师: 陈四海
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 嵌入式系统扫描器 PID算法负反馈控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 156次
引　用: 2次
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内容摘要

激光光束扫描作为重要的光电系统应用,在军事、工业检测及航空航天等领域得到了广泛应用,拥有巨大的市场潜力和应用前景。西方各发达国家长期以来一直很重视激光扫描系统的开发和研制工作。在各种扫描方式中,基于嵌入式系统控制的反射式激光扫描逐渐崭露头角,成为高端产品的主流。在反射扫描器系统中,对反射镜运动轨迹的精确控制和定位是一个关键问题,国内外大多采用嵌入式负反馈控制系统进行控制。本文着重研究了嵌入式ARM-Linux系统的组成、实现,以及在上面对反射扫描器负反馈控制系统进行设计和开发,主要内容包括:(1)归纳ARM各类型处理器的特点,根据本应用中的选择标准进行分析选型,学习和掌握所选ARM芯片的性能、片上所带资源以及开发板所带的外围硬件资源,最后完成负反馈控制系统硬件平台的搭建。(2)对各嵌入式操作系统进行了分析和比较,对引导程序BootLoader进行了改写,对Linux shell命令以及开发工具进行了分析讲解,重新编译了嵌入式Linux内核,并对文件系统进行了生成,建立了ARM-Linux交叉编译环境,将编译生成的文件烧写入硬件开发平台后重启动,显示信息表明成功实现了对嵌入式Linux操作系统的编译和移植。(3)对嵌入式负反馈控制系统进行了整体分析和设计,对其实现功能按模块进行了划分,按照模块要求,对QT图形界面进行了移植,设计和实现了QT人机交互式界面,对PID算法进行了推导、改良和实现,对理想轨迹文件进行设计以及对文件读取模块进行分析和代码编写,最后对ARM SPI串口通信进行了分析和实现。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9-11
  1.2 嵌入式系统概述  11-13
  1.3 嵌入式在反射振镜扫描器中的应用  13-14
  1.4 研究内容和意义  14
  1.5 论文安排  14-16
2 嵌入式硬件平台  16-25
  2.1 嵌入式处理器介绍  16-17
  2.2 ARM 微处理器  17-21
  2.3 硬件平台的选择及搭建  21-24
  2.4 小结  24-25
3 嵌入式软件平台  25-42
  3.1 嵌入式操作系统概述  25-27
  3.2 嵌入式 Linux 操作系统及其特点  27-29
  3.3 Linux 软件开发基础  29-34
  3.4 操作系统的移植及开发环境的建立  34-41
  3.5 小结  41-42
4 负反馈控制系统的实现  42-66
  4.1 系统总体设计  42-44
  4.2 QT 移植及人机交互界面的实现  44-52
  4.3 PID 算法实现  52-59
  4.4 查表设计及实现  59-61
  4.5 SPI 串口通信设计及实现  61-64
  4.6 小结  64-66
5 全文总结  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录 1 攻读硕士学位期间发表论文目录  71

振镜扫描器的ARM嵌入式负反馈控制系统研究

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