综合运动控制系统通信显控的研究设计

论文摘要

随着微电子技术、电力电子技术、控制技术、计算机技术、通信技术和嵌入式技术等多学科的发展与交叉应用,运动控制系统朝着数字化、网络化、集成化和智能化方向迈进已是大势所趋。许多极具前瞻性的研究工作正在展开。本文依托某预研项目,在总结相关技术的研究现状和发展趋势的基础上,提出了一种双机热备式综合运动控制系统总体方案,具体为:“CompactPCI嵌入式PC机+刀片式运动控制卡”。其中,嵌入式PC机采用VxWorks操作系统,作为网络信息交换中枢和数据处理及人机交互平台,主要完成与中心控制机的实时网络通讯、复杂运动轨迹计算、加密算法、人机监控界面等功能;运动控制卡采用6U欧卡结构、32位CompactPCI总线,以TMS320LF2812高性能数字信号处理器为核心,除完成随动控制外,还设计有多路带光电隔离的I/O及脉冲量接口,以便与外设交换信息。上述方案本质上是一套构建于VxWorks操作系统之上的、以软件为主的、具备强实时性及确定性的开放式运动控制平台。本文研究的主要工作包括:利用VxWorks操作系统的多媒体组件WindML,开发基于通用图形控件库gLib的显控台;针对以太网数据传输的非确定性和低可靠性的问题,给出了存储转发交换机制、双网卡冗余热切换技术及基于双缓冲队列的以太网通信的实现机理;通过对PCI总线结构特性的分析,详述了以桥接器PLX9054为核心的PCI设备驱动的开发流程。文中设计方案得到了实际项目的验证,效果显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 相关技术的研究现状与发展趋势
• 1.3 论文的研究工作及组织结构
• 2 系统方案设计及软件开发平台
• 2.1 系统总体方案设计
• 2.2 嵌入式实时操作系统VxWorks
• 2.3 本章小结
• 3 VxWorks 下显控台的开发
• 3.1 VxWorks 下图形界面开发方案
• 3.2 WindML 概述
• 3.3 WindML 下图形界面的开发
• 3.4 本章小结
• 4 VxWorks 下双冗余网络通信的实现
• 4.1 以太网通信技术的概述
• 4.2 VxWorks 下网络通信的实现
• 4.3 双冗余热切换技术的实现
• 4.4 本章小结
• 5 VxWorks 下PCI 设备驱动的实现
• 5.1 PCI 总线
• 5.2 专用接口芯片PC19054
• 5.3 VxWorks 下PCI 设备驱动的实现
• 5.4 本章小结
• 6 系统测试
• 6.1 系统测试平台的搭建
• 6.2 系统测试结果及分析
• 总结及展望
• 致谢
• 参考文献