嵌入式系统结课设计(论文)

嵌入式系统结课设计（论文）

基于Xscale和嵌入式

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的运动控制系统的设计与

应用

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摘要

随着汁算机技术、微电子技术以及相关技术的飞速发展，嵌入式系统正在应用到越来越多的领域。在工业控制特别是运动控制方面，复杂的控制和处理，以往多采用工业计算机和PLC作为处理机。但是在移动机器人等体积较小的应用中，使用工业计算机和PLC有很多不利的因素，而基于微处理器和嵌入式Linux的嵌入式运动控制系统体积小，处理能力强，灵活性好，得到了越来越多的应用。本课题中进行了基于嵌入式Linux的运动控制系统研究。由Intel Xscale架构微处理器PXA255构建的上位计算机采用嵌入式Linux操作系统，由AT89S52构建的直流电机数字伺服控制板作为下位运动控制单元，两者之间通过串行接口进行通讯，共同构成一个运动控制系统。

关键词：嵌入式系统Xscale 51单片机运动控制串行通讯

ABSTRACT

With the development of computer,Micro—electronics and technology related，embedded system is applied to more and more areas．In industrial control，the use of industrial computer and PLC is popular,especially for the motion contr01．However,in the application of small volume demanded such as mobile rotot，industrial computer and PLC have many disadvantages，but the motion control system based on micro-processor and embedded Linux become mobile popular because of its small volume，high processing capacity and good adaptability．In the thesis，the motion control system developed consists of two parts：the upper layer computer based on PXA255 CPU of Intel Xscale architecture uses the Linux operating system；the bottom layer DC servo motor digital control board is constructed by AT89S52．Two parts communicate by serial port and make up a motion control system．

KEY WORDS：Embedded system Linux Motion control Serial communication

目录

摘要 ......................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................... II 1 绪论 . (1)

1.1嵌入式系统概述 (1)

1.1.1嵌入式系统的定义 (1)

1.1.2嵌入式系统的组成 (1)

2 Xscale上位计算机 (3)

2.1系统总体设计方案 (3)

2.2 Xscale上位计算机 (3)

3 Linux的设备驱动程序 (6)

3.1设备驱动程序的结构 (6)

4伺服运动控制系统方案 (8)

4.1伺服系统硬件接口分析 (8)

4.2伺服运动控制板的软件设计 (9)

结论 (11)

参考文献 (12)

1 绪论

1.1嵌入式系统概述

在日常生活中，嵌入式系统无处不在，如天天必用的移动电话、手腕上的电子表、烹调用的微波炉、办公室的打印机、汽车的燃油喷射系统、ABS系统以及现在流行的数码相机、数码摄像机、PDA等都是嵌入式系统的应用。当前，随着计算机技术和信息技术的飞速发展，以及3C(计算机：Computer、通讯：Communication、消费电子：Consumer Electries)的普及，人类进入了后PC时代，各种信息非常丰富，数字信息技术和网络技术高度发达，人们对产品的要求也在提高，数字化、智能化的产品成为发展方向，对大量信息的处理以及数字化与智能化的要求使得嵌入式系统应用更为广泛。嵌入式系统以应用为中心，强调体积和功能的可裁减性，是以完成控制、监视等功能为目标的专用系统。在嵌入式应用系统中，系统执行任务的软硬件都嵌入在实际的设备环境中，通过专用的I／O接口与外界交换信息，一般它们执行的任务程序不由用户编制。嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前己应用在国防、国民经济及社会生活各领域。嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机。

1.1.1嵌入式系统的定义

根据电气工程师协会的定义，嵌入式系统是用来控制、监视或者辅助设备、机器或工厂运行的装置(devices used to control，monitor,Or assist the operation of,equipment，machinery or plants)。国内一般认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

1.1.2嵌入式系统的组成

嵌入式系统通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等大部分组成。