嵌入式控制系統(tǒng)

1、嵌入式控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名 楊榮宗學(xué) 號 913110200228學(xué)院(系) 自動化學(xué)院專 業(yè) 自動化 同組人楊薛磊 913110200229昝仁杰 913110200228標(biāo) 題 基于S3C2410處理器輔以Linux系統(tǒng)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制指導(dǎo)老師吳益飛南京理工大學(xué)2016 年 12 月1 引言隨著數(shù)字化時(shí)代的不斷發(fā)展，嵌入式控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為了一個備受關(guān)注的項(xiàng)目，在許多領(lǐng)域內(nèi)，如數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等都有嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。隨著嵌入式系統(tǒng)市場的不斷擴(kuò)展，嵌入式系統(tǒng)正處于快速發(fā)展時(shí)期。在硬件方面，各大電子廠商相繼推出了自己的嵌入式芯片；在軟 件方面，各種嵌入式操

2、作系統(tǒng)，如Vxworks、pSOS、Neculeus 和 Windows CE 等，陸續(xù)登陸市場。而作為嵌入式大集體的一項(xiàng)重要組成，Linux正在嵌入式領(lǐng)域內(nèi)穩(wěn)步發(fā)展。Linux 使用 GPL，所有對特定開發(fā)板、掌上機(jī)、可攜帶設(shè)備等使用嵌入式 Linux 感興趣的人都可以從因特網(wǎng)上免費(fèi)下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開始移植和開發(fā)。許多Linux改良品種迎合了嵌入式市場，它們包括 RTLinux（實(shí)時(shí) Linux）、uclinux（用于非MMU設(shè)備的Linux）、Montavista Linux（用于ARM、MIPS、PPC的Linux分發(fā)版）、ARM-Linux（ARM 上的 Linux）和其它Li

3、nux 系統(tǒng)。本課程實(shí)驗(yàn)的硬件平臺是基于ARM體系結(jié)構(gòu)，由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的 UP-NetARM2410-S 實(shí)驗(yàn)儀器。UP-NetARM2410-S 的CPU為ARM920T 內(nèi)核的三星 S3c2410A 芯片，有MMU可以運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的 ARM-LINUX 內(nèi)核。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 嵌入式 Linux 開發(fā)環(huán)境的建立 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，要先建立好Linux的開發(fā)環(huán)境，其開發(fā)環(huán)境的建立主要分為以下幾步： （1）配置網(wǎng)絡(luò)。包括配置IP地址、NFS服務(wù)、防火墻。網(wǎng)絡(luò)配置主要是要安裝好以太網(wǎng)卡，對于一般常見的RTL8139網(wǎng)卡，REDHAT9.0可以自動識別并自動安裝好，完全不要用戶參與

4、，因此建議使用該網(wǎng)卡。但對于REDHAT9.0，默認(rèn)是打開了防火墻，因此對于外來的IP訪問全部拒絕，這樣其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根本無法訪問它，許多網(wǎng)絡(luò)功能都將無法使用。因此網(wǎng)絡(luò)安裝完畢后，應(yīng)立即關(guān)閉防火墻。操作如下：點(diǎn)擊紅帽子開始菜單，選擇安全級別設(shè)置，選中無防火墻。在系統(tǒng)設(shè)置菜單中選擇服務(wù)器設(shè)置菜單，再選中服務(wù)菜單，將iptables服務(wù)的勾去掉,并確保nfs選項(xiàng)選中。 （2）配置NFS。點(diǎn)擊主菜單運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置>服務(wù)器設(shè)置>NFS服務(wù)器（英文為：SETUP>SYSTEMSERVICE>NFS），點(diǎn)擊增加出現(xiàn)如下在界面，在目錄中填入需要共享的路徑，在主機(jī)中填入允許進(jìn)行連接的主機(jī)I

5、P地址，選擇允許客戶對共享目錄的操作為只讀（Readonly）或讀寫(Read/write)。 （3）遠(yuǎn)程登錄試驗(yàn)箱。新建Linux終端，執(zhí)行Ping命令測試是否和實(shí)驗(yàn)箱通信。若收到返回的字節(jié)信息，說明可以通信。用Telnet命令實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)程登錄，用戶名為root，無密碼。 （4）掛載Linux系統(tǒng)。在試驗(yàn)箱終端執(zhí)行mount命令，將Linux系統(tǒng)下的“/arm2410s”文件夾掛載到實(shí)驗(yàn)箱的“/mnt/nfs”文件夾。 （5）設(shè)置共享文件夾。在Linux系統(tǒng)下設(shè)置共享文件夾，實(shí)現(xiàn)和windows系統(tǒng)的文件共享，這樣就可以在windows環(huán)境下編寫代碼，在Linux系統(tǒng)中完成編譯。2.2 系統(tǒng)功能

6、簡介本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。這其中：Enter控制電機(jī)的啟停，通過實(shí)驗(yàn)箱上面的AD模塊中電位器的旋轉(zhuǎn)不同和通過實(shí)驗(yàn)箱上面的鍵盤模塊中按鍵的不同，從而改變pwm的參數(shù)值，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.3 系統(tǒng)硬件原理 根據(jù)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)箱之間的配置關(guān)系，構(gòu)建硬件原理圖如下：圖2.1系統(tǒng)硬件原理圖2.4 系統(tǒng)軟件原理 根據(jù)系統(tǒng)的功能可構(gòu)建軟件流程圖如下：圖2.2 系統(tǒng)軟件流程圖2.5 系統(tǒng)各功能設(shè)計(jì)2.5.1 鍵盤的開閉本次實(shí)驗(yàn)中，我主要負(fù)責(zé)鍵盤的打開和關(guān)閉，鍵盤的打開和關(guān)閉是系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)的前提，鍵盤只有打開了才能進(jìn)行后續(xù)工作，鍵盤的打開和關(guān)閉的代碼主要是用了老師給的代碼，在原來的基礎(chǔ)上對代碼進(jìn)

7、行了稍加修改，現(xiàn)將關(guān)鍵代碼及注釋如下：（1）鍵盤打開：int KBD_Open(void) int i;/定義循環(huán)變量fd = open(KEYBOARD, O_RDONLY | O_NONBLOCK);/以只讀、非堵 塞的方式打開鍵盤設(shè)備if (fd < 0)/條件判斷 printf("%s - Can't open keyboard!n", _FUNCTION_);/鍵盤打開失敗return -1;elseprintf("OK keyboard!n");/鍵盤打開成功for (i=0; i<sizeof(scancodes)/si

8、zeof(scancodes0); i+)scancodesi=MWKEY_UNKNOWN; /掃描鍵盤，查詢是否按鍵并判斷按鍵是否有效 for (i=0; i< sizeof(keymap)/sizeof(keymap0); i+)scancodeskeymapi.scancode=keymapi.mwkey; /掃描鍵盤，利用虛擬鍵碼進(jìn)行查詢表中按下的鍵的功能return fd;/返回fd （2）鍵盤關(guān)閉：void KBD_Close(void)/鍵盤關(guān)閉函數(shù)close(fd);fd = -1;/關(guān)閉鍵盤2.5.2 鍵值的獲取 將程序?qū)雽?shí)驗(yàn)箱，需要用實(shí)驗(yàn)箱上對應(yīng)的鍵來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速

9、，而該部分程序就是實(shí)現(xiàn)鍵值的獲取從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的控制，關(guān)鍵代碼如下： char get_key(void) int keydown=0;char key=0; MWKEYMOD modifiers;MWSCANCODE scancode;while(1)keydown=KBD_Read(&key, &modifiers, &scancode); if(keydown=1)keybufpWrite+=key;if( pWrite >= KEY_BUF_LEN)pWrite %= KEY_BUF_LEN;KEY_BUF_FULL=1; return key; 3 實(shí)驗(yàn)

10、心得 本次嵌入式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為期一周，因?yàn)樵诖笕臅r(shí)候有學(xué)習(xí)過嵌入式這門課程，所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有一定的思路，但在設(shè)計(jì)過程中，還是遇到了不少問題，首先是對于Linux的操作系統(tǒng)熟悉上，因?yàn)橹皼]有接觸這個系統(tǒng)，所以入門此次設(shè)計(jì)有點(diǎn)困難，然后是編譯問題，尤其是在將程序?qū)雽?shí)驗(yàn)箱的時(shí)候，如何用鍵盤來控制轉(zhuǎn)速是一個難點(diǎn)，在這個問題上，我們小組通過調(diào)試，仍然沒有解決，在詢問其它小組和吳老師的幫助下，我們終于找到了問題所在，是代碼的順序出錯，改正之后，系統(tǒng)就可以正常運(yùn)行了。本次嵌入式實(shí)驗(yàn)時(shí)間雖短，卻讓我受益匪淺，從中更是學(xué)習(xí)到了如何運(yùn)用Linux進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最后，感謝本組成員和班里同學(xué)的大力支持與幫助，感謝