專用控制器開發(fā)平臺的設(shè)計(jì).pdf

1、工業(yè)控制系統(tǒng)中，定制式專用控制器具有很好的應(yīng)用價值和市場前景[1]。為工業(yè)客戶提供量身訂做的專用控制器，需要一個性能優(yōu)越，軟硬件兼容性和適應(yīng)性強(qiáng)的開發(fā)平臺。本課題成功設(shè)計(jì)制作了一個專用控制器開發(fā)平臺，完成了包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)移植與性能測試、驅(qū)動程序模板、控制軟件設(shè)計(jì)和遺傳算法實(shí)現(xiàn)等一系列工作，為進(jìn)一步開發(fā)各類專用控制器打下基礎(chǔ)。 為保障控制器平臺的開放性、適應(yīng)性和實(shí)時性，采用ARM9處理器和Xenomai加Linu

2、x的雙內(nèi)核操作系統(tǒng)。 硬件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，以便于擴(kuò)展和維護(hù)。目前已經(jīng)完成基本組成模塊的設(shè)計(jì)，包括主處理器板、底板和模擬量輸入輸出板的制作和功能測試，以及CAN總線接口板的原理圖設(shè)計(jì)。 操作系統(tǒng)為Xenomai加Linux的雙內(nèi)核結(jié)構(gòu)。其中Xenomai為構(gòu)建在Linux內(nèi)核底層之下的搶占式實(shí)時微內(nèi)核，通過中斷源接管的方式大幅度提高Linux的實(shí)時性，進(jìn)程切換平均延時為18微秒(AT91RM9200運(yùn)行于180Mhz主

3、頻)。Xenomai還提供多種主流實(shí)時操作系統(tǒng)的API，包括VxWorks、pSOS+、VRTX和uITRON等操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序，都可以無縫移植到該控制器平臺，軟件適用性很強(qiáng)。 由于Xenomai位于Linux的底層之下，因此有良好的硬件訪問條件。將原有Linux驅(qū)動程序和Xenomai的映射機(jī)制相結(jié)合，獨(dú)創(chuàng)一種直接訪問寄存器的驅(qū)動程序模板，很好地提升了應(yīng)用程序的硬件控制能力。 依托ARM9處理器的運(yùn)算能力和現(xiàn)有庫文