基于ARM的激光扫描控制系统设计

论文摘要

本文首先介绍激光测距的发展、分类并分析各种激光测距方法的利弊,最终结合实际需求选用脉冲激光测距的实现方式,并且对脉冲激光测距系统做了深入研究。论文的主要工作是设计激光扫描系统的整机控制和数据处理系统。结合ARM和FPGA等嵌入式技术的特点,提出了一种基于无线网络传输的激光扫描控制方案,完成了该系统的软硬件设计,进行了系统性能分析评估。利用ARM微处理器构建了Linux操作系统的运行平台并实现了基于TCP/IP协议的实时网络高速传输;利用FPGA技术实现了激光测距传感器和多圈绝对式编码器的通讯接口和数据处理,解决了传统激光测距传感器控制系统和数据处理系统相分离的问题。所设计的激光扫描系统成功地进行了外场实验,获得了较好的测试结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 课题主要研究内容
• 第二章 相关理论基础
• 2.1 激光测距原理
• 2.1.1 脉冲式激光测距
• 2.1.2 相位式激光测距
• 2.1.3 LMS221 激光测量传感器
• 2.2 编码器原理
• 2.2.1 增量式编码器
• 2.2.2 绝对式编码器
• 2.2.3 ATM60 绝对式编码器
• 第三章 激光扫描系统的总体设计方案
• 第四章 控制系统的硬件电路设计
• 4.1 控制系统硬件结构介绍
• 4.1.1 ARM 微处理器介绍
• 4.1.2 FPGA 介绍
• 4.2 主要功能电路的设计
• 4.2.1 ARM 芯片的选择
• 4.2.2 复位与时钟电路设计
• 4.2.3 FLASH 存储器电路设计
• 4.2.4 SDRAM 电路模块
• 4.2.5 调试串口电路的设计
• 4.2.6 网口电路的设计
• 4.2.7 总线驱动电路的设计
• 4.2.8 FPGA 电路设计
• 4.2.9 LMS221 和ATM60 数据的电平转换电路设计
• 4.2.10 系统电源电路设计
• 4.3 PCB 设计
• 4.3.1 PCB 设计工具介绍
• 4.3.2 PCB 板设计
• 第五章 控制系统的软件设计
• 5.1 嵌入式操作系统分析
• 5.1.1 Linux 介绍
• 5.1.2 ARM 启动分析
• 5.2 FPGA 设计
• 5.2.1 Quartus 介绍
• 5.2.2 FPGA 程序设计
• 5.2.2.1 FPGA 与ARM 接口程序设计
• 5.2.2.2 FIFO 定制
• 5.2.2.3 UART 接口设计
• 5.2.2.4 SSI 接口设计
• 5.2.2.5 数据复接模块设计
• 5.2.3 FPGA 编译结果
• 第六章 系统调试及实验结果
• 6.1 系统调试
• 6.1.1 ARM 调试
• 6.1.2 FPGA 调试
• 6.2 系统安装及实验结果
• 第七章 总结
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢