基于嵌入式ARM+Linux平臺(tái)的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).docx

題 目 基于嵌入式arm+linux平臺(tái)的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng) 基于嵌入式arm+linux平臺(tái)的直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)基于北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的up-netarm2410-s嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它采用arm7tdmi 內(nèi)核的三星s3c44b0x01 芯片，且采用redhatlinux9.0作為它的操作系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了調(diào)速控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序?qū)χ绷麟姍C(jī)的控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱上的ad模塊中電位器的旋轉(zhuǎn)不同而變化。在up-netarm2410-s嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行正常、穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：arm；linux；直流電機(jī)；驅(qū)動(dòng)一、設(shè)計(jì)要求采用實(shí)驗(yàn)箱上的電位器作為信號(hào)輸入器件，控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和運(yùn)轉(zhuǎn)速度。電位器處于中間值時(shí)，電機(jī)停止不轉(zhuǎn)，電位器順時(shí)針調(diào)大時(shí)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且速度隨著電位器的旋轉(zhuǎn)而增加。電位器向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)小時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且速度隨著電位器旋轉(zhuǎn)的角度增加。電位器轉(zhuǎn)到最大或最小值時(shí)，電機(jī)的速度應(yīng)該達(dá)到最高速度。電位器在中間位置時(shí)，電機(jī)不應(yīng)該出現(xiàn)抖動(dòng)情況。二、linux開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置 1、建立工作目錄roothome# mkdir zgcroothome# cd zgc2、編寫(xiě)程序源代碼在linux 下的文本編輯器有許多，常用的是vim 和xwindow 界面下的gedit 等，在本次開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用vim，我們可以是用下面的命令來(lái)編寫(xiě)dcm_main.c 的源代碼，進(jìn)入10_dcmotor目錄使用vi 命令來(lái)編輯代碼：root 10_dcmotor# vi dcm_main.c按“i”或者“a”進(jìn)入編輯模式，將上面的代碼錄入進(jìn)去，完成后按esc 鍵進(jìn)入命令狀態(tài)，再用命令“：wq”保存并退出。這樣我們便在當(dāng)前目錄下建立了一個(gè)名為dcm_main.c 的文件。3、編寫(xiě)makefile要使上面的dcm_main.c 程序能夠運(yùn)行，我們必須要編寫(xiě)一個(gè)makefile 文件，makefile 文件定義了一系列的規(guī)則，它指明了哪些文件需要編譯，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要重新編譯等等更為復(fù)雜的命令。使用它帶來(lái)的好處就是自動(dòng)編譯，你只需要敲一個(gè)“make”命令整個(gè)工程就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編譯，當(dāng)然我們本次實(shí)驗(yàn)只有一個(gè)文件，它還不能體現(xiàn)出使用makefile 的優(yōu)越性，但當(dāng)工程比較大文件比較多時(shí)，不使用makefile 幾乎是不可能的。下面是本次實(shí)驗(yàn)用到的makefile 文件。cc = armv4l-unknown-linux-gcc#cc = gccldflags = -staticexec = nihaoobjs = hello.oall: $(exec)$(exec): $(objs)$(cc) $(ldflags) -o $ $(objs)clean:-rm -f $(exec) *.elf *.gdb *.o4、編譯應(yīng)用程序在上面的步驟完成后，我們就可以在hello 目錄下運(yùn)行“make”來(lái)編譯我們的程序了。如果進(jìn)行了修改，重新編譯則運(yùn)行:root10_dcmotor# make cleanroot10_dcmotor# make三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)思路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，先分別對(duì)實(shí)驗(yàn)箱上ad程序和電機(jī)程序進(jìn)行調(diào)試并熟練，然后在電機(jī)主程序中加入ad模塊及線程，將ad模塊的電位器轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成的電壓幅度的1024倍作為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的pwm值。這樣即可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2、硬件流程框圖對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速和控制，需經(jīng)過(guò)ad模塊，在linux操作系統(tǒng)中，在電機(jī)中加載ad程序后，掛載到實(shí)驗(yàn)箱程序。電腦通過(guò)串口把執(zhí)行的程序命令發(fā)給s3c44b0x01處理器，在處理器中通過(guò)分析數(shù)據(jù)。手動(dòng)調(diào)節(jié)ad模塊中電位器后，處理器收到相應(yīng)信號(hào)，并發(fā)命令給電機(jī)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)做出相應(yīng)的調(diào)整。硬件流程框圖如圖1所示。圖1硬件流程框圖3、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試 雖然實(shí)驗(yàn)室的arm s3c2410開(kāi)發(fā)箱已經(jīng)搭建好開(kāi)發(fā)環(huán)境，可是這一部還是必須得熟悉的，首先是bootloader的移植，然后再進(jìn)行l(wèi)inux 內(nèi)核移植。在宿主機(jī)的linux下需要搭建linux交叉編譯環(huán)境，用于應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和編譯。將硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，必須開(kāi)發(fā)、加載直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)商都已經(jīng)提供，只需要insmod到目標(biāo)機(jī)上，即可編程操作這些設(shè)備。dcm_main.c程序中主要實(shí)現(xiàn)代碼：/*/int main(int argc, char *argv) float d; pthread_t th_com; void *retval; int i = 0;int status = 1;int setpwm = 0;int factor = dcm_tcntb0/1024; if(init_addevice()0) return -1; pthread_create(&th_com, null, commonitor, 0);/ad模塊線程if(dcm_fd=open(dcm_dev, o_wronly)0)printf(error opening %s devicen, dcm_dev);return 1;for(;) d=(float)getadresult(1)*3.3)/1024.0;printf(a%d=%8.4ft,i,d); if (d=1.8) d=d*1024.0-1.8*1024.0; setpwm =-d; else setpwm=0;/在中間范圍內(nèi)電機(jī)靜止 ioctl(dcm_fd, dcm_ioctrl_setpwm, (setpwm * factor); delay(500); printf(setpwm = %d n, setpwm);pthread_join(th_com, &retval);close(dcm_fd);return 0;軟件流程框圖如圖2所示圖2 軟件流程框圖四、測(cè)試結(jié)果將程序掛載后運(yùn)行dcm_main.c，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱上ad模塊的電位器k1，直流電機(jī)會(huì)做出相應(yīng)的變動(dòng)，處理器將電位器轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓值和直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的pwm值通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱的串口發(fā)回到電腦的linux的minicom運(yùn)行環(huán)境中。1、電位器調(diào)到其對(duì)應(yīng)的電壓值大于1.8v時(shí)，直流電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，且電位器順時(shí)針調(diào)大時(shí)，電機(jī)速度隨著電位器的旋轉(zhuǎn)而增加。電位器轉(zhuǎn)到最大時(shí)，電機(jī)的速度達(dá)到最高速度。圖3 實(shí)驗(yàn)箱上電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓值和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的pwm值2、電位器調(diào)到其對(duì)應(yīng)的電壓值小于0.5v時(shí)，直流電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電位器向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)小時(shí)，電機(jī)速度隨著電位器的旋轉(zhuǎn)而增加。電位器轉(zhuǎn)到最小值時(shí)，電機(jī)的速度達(dá)到最高速度。圖4 實(shí)驗(yàn)箱上電機(jī)逆轉(zhuǎn)時(shí)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓值和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的pwm值3、電位器調(diào)到其對(duì)應(yīng)的電壓值處于中間值時(shí)，電機(jī)停止不轉(zhuǎn)。圖5 實(shí)驗(yàn)箱上電機(jī)靜止時(shí)電位器轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電壓值和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的pwm值參考文獻(xiàn)1 劉寶廷，程樹(shù)康，等步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)m哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1997 2 華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心嵌入式linux c語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m北京：人民郵電出版社20073 北京博創(chuàng)科技estc 培訓(xùn)中心.2