基于cortex-a8的嵌入式光栅尺测试平台硬件开发

《基于cortex-a8的嵌入式光栅尺测试平台硬件开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201270455学校代码10487密级硕士学位论文基于Cortex-A8的嵌入式光栅尺测试平台硬件开发学位申请人：张召宾学科专业：机械电子工程指导教师：王晓宇博士答辩日期：2015年05月15日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignofEmbeddedGratingScaleTestHardwarePlatformbasedonCortex-A8Candidate:ZhangZh

2、aobinMajor:MechanicalandElectronicEngineeringSupervisor:DoctorWangXiaoyuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,Hubei,P.R.ChinaMay,2015华中科技大学硕士学位论文摘要光栅尺是一种用于精密检测的传感器，普遍用于数控机床全闭环控制检测。目前市场上对光栅尺数据进行显示分析的通常采用光栅尺测量仪表和数据采集装置，核心技术被国外公司垄断，价格昂贵，难以普及到中小型企业。所以，实现低成本、操作便

3、捷的光栅尺测试平台就具有十分重要的现实意义。本文针对以上需求，研究开发了一种基于Cortex-A8的嵌入式光栅尺测试硬件平台。本文的主要内容有：首先，研究了主流光栅尺数据采集装置的发展现状，以及光栅尺总线的发展趋势，介绍了目前常用的工业总线传输协议，通过对比，展示了Biss协议的优点。结合上位机的特点，以及工业现场的特点，选择RS485作为采集装置与存储系统之间实时数据传输的方式。根据设计需求，选取Altera的CycloneII代FPGA芯片作为采集装置的主芯片，完成了指令脉冲、编码器和光栅尺数据接收部分的电路图设计，完成了FPGA外

4、围电路设计，电源设计；以TI公司的高性能处理器AM335x作为存储系统的主芯片，完成了USB接口的移动硬盘接口电路；硬件电路设计过程中，充分考虑到电磁兼容性和信号完整性的设计原则，对PCB的布局布线进行了合理的设计。利用VHDL语言，在采集装置和存储系统上分别实现了RS485协议的从站和主站，在采集装置上实现了Biss协议，设计了脉冲和编码器计数模块，并对各子模块的功能进行了测试。此外，介绍了FPGA读取ARM内存的方式，采用环形缓冲区，设计了移动硬盘自动挂载到Linux系统和自动创建文件写入数据的方案，最终测试表明，移动硬盘可以成功挂

5、载，并实现文件的创建和数据写入操作。文章的最后对系统进行了测试，用运动控制器作为脉冲发送端，光栅尺固定到机床上，将采集到的数据从移动硬盘取出，用自制的数据分析软件进行了绘图，并分析了系统的稳定性和实时性，结果表明，本平台能够完成数据的实时采集存储功能。关键词：数控机床，光栅尺，Biss，现场可编程逻辑器件I华中科技大学硕士学位论文AbstractGratingscaleisakindofprecisedetectingsensorandiswidelyusedinmodernprecisionmeasurementfields.Fore

6、xample,itisalwaysusedinangularmeasurementandlinearmeasurementonCNCmachinesystem.Foritsexcellentcharacteristicsofhighprecision,widescaleandfastresponse,ithasbeencommonlyusedinthedetectionofclosed-loopcontrolofCNCmachinesystem,especiallyinhigh-speedandhigh-precisionprocess

7、ingactivities.However,thetestdeviceforgratingscaledataavailableinthemarketrequiressomuchprofessionalknowledgetooperatethattheindustrialworkerscannothandleitcleaverandskillfully.Besides,theexistingequipmentismuchmoreexpensive,notsuitableforsmallandmediumenterprises.Accord

8、ingtotheabovereasons,designingalow-cost,easy-to-operategratingscaletestplatformisbecomingmoreandmorepra