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时间:2019-05-15
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1、基于ARM的嵌入式工业控制器设计摘要嵌入式系统是继IT网络之后又一个新的技术发展方向,以其体积小、性能好、功耗低、可靠性高以及面向行业应用等特点广泛应用于军事国防、消费电子、信息家电、工业控制等诸多领域。不过,以ARM为核的高性能嵌入式系统在工业控制领域的研究和应用还相对较少。随着工业控制对控制速度、精度、实时性等要求的提高,将PID控制算法用高性能的嵌入式控制器来实现,以嵌入式技术作为软硬件升级的保证,加上实时操作系统的支持,工业控制器将更加高速、稳定地运行。课题主要针对工业过程控制,研究设计一款通用性较
2、强的嵌入式工业控制器。当系统应用于不同的控制对象时,只需要进行简单的二次扩展,能够缩短整个产品的开发周期。课题结合嵌入式技术、电子技术以及自动控制技术进行该控制器的设计。硬件部分选择以ARM为核的32位微控制器LPC2103作为控制器的控制核心。LPC2103内部资源丰富,提供了模数转换、PWM功能以及12C、SPI、UART等串行接口,节省了硬件开支。根据工业控制的实际要求,在LPC2103外部扩展了数模转换、键盘输入、显示输出、报警、数据存储、RS485串口通信等功能模块以及一些必要的辅助电路。软件部分
3、移植了嵌入式实时操作系统gC/OS.II,并在LPC2103的实验平台上进行了测试。开发了各功能模块的驱动程序,提供了接口函数。在}tC/OS.II的基础上,对应用程序进行多任务划分,由I.tC/OS.II统一管理。该控制器除了能够实现工业控制的基本功能,具有速度高、功耗低、实时性和通用性强等优点之外,还可以利用其硬件资源优势,方便地将其扩展至较大规模的控制系统。关键词:嵌入式系统,工业控制器,ARM,gC/OS—II,PID^DESIGNOFEMBEDDEDINDUSTRIALCoNTRoLLERBASE
4、DoNARMABSTRACTEmbeddedsystem,anewtechnologyfollowingITnetwork,hasbeenwidelyusedinmilitary,consumerelectronics,informationappliances,industrialcontrolandotherfieldsduetoitssmallsize,goodperformance,lowpowerconsumption,hi曲reliabilityandindustrialapplications
5、.However,ARM-coreembeddedsystemsofhighperformanceareresearchedandappliednotwidelyinindustrialcontr01.Withtherequirementsofspeed.accuracy,real.timeinindustrialcontrolimproved.theindustrialcontrollerwillbemorehigh.speedandmorestableinoperation,duetotherealiz
6、ationofPIDalgorithmthroughhighperformanceembeddedmicrocontroller,theguaranteeforupgradeofhardwareandsoftware,andthesupportfromreal-timeoperatingsystem.Mainlyaimedatthesubjectofindustrialprocesscontrol,auniversalembeddedcontrollerisdesigned.Soitjustneedstom
7、akesimplesecondexpansionwhenthecontrollerisappliedtodifferentcontrolobjects.Asaresult,thedevelopmentcycleofanproductcanbereduced.Thedesignofthecontrollerismadeusingembeddedtechnology,electronictechnologyandautomaticcontroltechnology.32.bitmicrocontrollerLP
8、C2103withARM.coreiSchosenasthecoreofthecontroller.LPC2103hasrichintemalresources,providingfunctionsofanalogtodigitconversionandPWM,aswellasserialinterfacesof12C,SPIandUART,tosavehardwareexpenses.Accordingtopr
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