嵌入式系统网络化控制平台研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文嵌入式系统网络化控制平台研究姓名：张双清申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：杨光友;张道德20100501湖北工业大学硕士学位论文摘要随着计算机技术和控制理论的不断进步，将先进的控制技术、网络技术和嵌入式计算机技术加以结合，通过采用IP网络（以太网/无线网/因特网）连接技术，把控制系统快速原型开发和网络化控制无缝集成到一起，体现了未来控制理论研究和控制系统应用发展的方向。本文充分利用嵌入式技术、网络技术、运动控制技术和FPGA技术研究设计了ARM+FPGA的嵌入式系统网

2、络化控制平台，通过对网络和平台系统方案的论证，软硬件系统的研发以及应用开发，为实现嵌入式系统的网络化控制提供了机制保证。本文的主要研究目标是设计和实现嵌入式系统网络化控制平台。采用C/S模式的网络架构，基于ARM+FPGA完成了平台的软硬件开发。在成功构建好嵌入式系统网络化控制平台基础上，开发了远程A/D数据采集系统，实现了6路A/D数据的采集监控；开发了远程串口设备的以太网控制系统，通过串口实现了变频器的远程控制；开发了基于以太网的可重构运动控制系统，实现动态配置运动控制系统的资源和控制算法满足不同的控

3、制功能要求；开发了DSP高速数据的以太网传输系统，利用FPGA的强大并行能力实现了平台通过以太网高速采集DSP的8路同步串口数据传输。利用VC++6.0开发了客户端友好的用户界面，实现了各控制对象的远程实时监控，数据的回传和显示功能。最后，本文分析了IEEE1588精确时钟同步协议原理，借鉴其原理设计了一种简易时钟同步方案，在应用层实现了ms级的时钟同步，验证了平台的同步性能。本论文研究为今后的嵌入式网络化多轴同步运动控制提供了软硬件上的支持。关键词：ARM9，网络化控制，数据采集，IEEEE1588，时

4、钟同步I湖北工业大学硕士学位论文AbstractWiththegreatprogressofcomputertechnologyandcontroltheory,bycombiningadvancedcontroltechnologyandnettechnologywithembeddedcomputertechnology,rapidprototypedevelopmentofcontrolsystemandnetcontrolhavebeenseamlessintegratedthroughIPnet

5、(ethernet/wirenetwork/internet)connectingtechnologywhichrepresentsthedirectionofthedevelopmentoffuturecontroltheoryresearchandcontrolsystemapplication.NetcontrolplatformbasedonARM+FPGAembeddedsystemhasbeendesignedbyusingtheembeddedtechnology,nettechnology

6、,motioncontroltechnologyandFPGAtechnologysufficiently.Throughthereasoningofnetworkandplatformstructure,softwareandhardwareonplatformaswellasapplication,weassurednetcontrolembeddedsystemforrealizing.Designandrealizeofembeddednetcontrolplatformhasbeenthekey

7、workinmyproject.thenetarchitectureofC/Smodelhasbeenadopted.ThehardwareandsoftwareoftheplatformhavebeendevelopedbaseonARM+FPGA.Aftertheembeddednetcontrolplatformhasbeenconstructedsuccessfully.Basedontheplatform,theremoteA/Ddataacquisitionsystemhasbeendevel

8、opedtorealizeA/Ddataacquisitionandmonitoringfrom6channels.Theremoteserialportnetcontrolsystemhasbeendevelopedtocontroltheinverterremotely.Thereconfigurablemotioncontrolsystembasedonnethasbeendevelopedtosatisfydiffer