基于ARM的嵌入式工业控制器设计

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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