基于μCOSII的注塑機控制器的設計與開發(fā)

1、基于基于C/OS-II 的注塑機控的注塑機控制器的設計與開發(fā)制器的設計與開發(fā) 專專 業(yè)：控制理論與控制工程業(yè)：控制理論與控制工程 n緒論n控制器整體方案設計n控制器硬件設計n控制器軟件設計n總結與展望緒論緒論注塑機國內外研究現(xiàn)狀簡介發(fā)展歷程1 注射部分 2 合模部分 3 機身 注塑機控制器研制現(xiàn)狀 單片機為主要處理器的解決方案開發(fā)成本高、開發(fā)時間長擴展性差、軟件升級困難兼容性和可移植性差網(wǎng)絡功能有限，價格競爭力不強緒論緒論課題背景課題來源于深圳精盟科技有限公司注塑機改造項目，通過對已有的基于51單片機控制的注塑機的改進，采用ARM微處理器為控制核心，選用C/OS-II實時操作系統(tǒng)。 所做的工作

2、1.整體方案的設計 2.設計了以ARM微處理器為核心的硬 件平臺，完成了注塑機控制器外圍 電路的設計。3.搭建嵌入式系統(tǒng)軟件平臺，并完成在硬件平臺上的移植4.設備驅動的設計和任務的劃分緒論緒論整體方案設計整體方案設計控制系統(tǒng)整體結構硬件方案設計軟件方案設計整體方案設計整體方案設計控制器整體結構整體方案設計整體方案設計下位機硬件結構框圖 光耦隔離存儲器FLASH信號放大器/AD5路電子尺采樣12位ADAD574串口通信功率放大D/A轉換輸出10路溫度信號S3C44B0XC/OS-II32路IO輸入+16路備用壓力、流量、背壓比例閥32路IO輸出+16路備用上位機整體方案設計整體方案設計下位機軟件

3、結構圖控制器硬件設計控制器硬件設計硬件設計遵循的原則分離式（核心板和擴展板兩部分 ）控制器硬件設計控制器硬件設計 硬件設計遵循的原則1.盡可能選擇典型電路 2. 處理器的兼容性和可擴展性 3. 軟硬件協(xié)同設計 4.可靠性和抗干擾措施 5.外圍電路的驅動能力控制器硬件設計控制器硬件設計分離式結構 核心控制板 數(shù)據(jù)處理與存儲 指令輸出 通訊 控制器硬件設計控制器硬件設計 底層控制板模擬信號采集 數(shù)字量輸入輸出 比例閥控制控制器硬件設計控制器硬件設計設計中的問題 I/O口的擴展 控制器硬件設計控制器硬件設計 核心板與底層板的信號線接口定義 GPC口:作為數(shù)據(jù)口，16位DA輸出控制：GPE0、GPE3

4、、GPF2-4電子尺輸入控制：GPG0-5溫度輸入控制：GPB5，GPB7-10溫度輸出控制：GPD5開關量輸入控制：GPD0-2開關量輸出控制：GPD3，GPD4控制器硬件設計控制器硬件設計 溫度輸入模塊 GPB5：WD1 輸入,AD轉換結束時引腳狀態(tài)為低電平 GPB7：WD2 輸出,低電平時，AD低8位輸出 GPB8：WD3 輸出,高電平電，AD高4位輸出 GPB9：WD4 輸出,低電平有效 AD數(shù)據(jù)輸出使能 GPB10：WD5 輸出,高電平有效74LS273時鐘信號 電子尺輸出部分： GPG0：DZC1 輸入，判斷AD是否轉換完的信號，低電平表示轉換完畢 GPG1：DZC2 輸出，高電平

5、有效，使能信號 GPG2：DZC3 輸出，讀/啟動信號，高電平讀數(shù)據(jù)，低電平轉換 GPG3：DZC4 輸出，上升沿有效，74LS273時鐘信號 GPG4：DZC5 輸出，低電平有效，74LS245的使能信號 GPG5：DZC6 輸出，低電平有效，使74LS245工作在輸入狀態(tài)控制器硬件設計控制器硬件設計 DA輸出 GPE0：DA1 輸出，上升沿有效，使能數(shù)據(jù)輸入 GPE3：DA2 輸出，低電平有效，使能MP7258的寫信號 GPF2：DA3 輸出，低電平有效，MP7258（1）的片選信號 GPF3：DA4 輸出，低電平有效，MP7258（2）的片選信號 GPF4：DA5 輸出，選擇MP7258

6、的輸出口，低電平A輸出，高電平B輸出控制器硬件設計控制器硬件設計控制器硬件設計控制器硬件設計 輸入模塊 GPD0：2N1 輸出，低電平有效 GPD1：2N2 輸出，低電平有效 GPD2：2N3 輸出，低電平有效 均為片選信號，選擇三路16位數(shù)據(jù)的輸入 輸出模塊 GPD3：OUT1 輸出 ，高電平有效 GPD4：OUT2 輸出，高電平有效 均為片選信號，選擇數(shù)據(jù)輸出通道控制器軟件設計控制器軟件設計C/OS-II操作系統(tǒng)移植C/OS-II 設備驅動設計注塑機控制系統(tǒng)軟件設計控制器軟件設計控制器軟件設計C/OS-II操作系統(tǒng)移植1.移植的定義 為特定的處理器編寫特定代碼的過程 2.C/OS-II移植

7、的條件 可重入、中斷、硬件堆棧和相關指令 3.C/OS-II 在S3C44B0X 上的移植 OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C 控制器軟件設計控制器軟件設計 名稱函數(shù)/宏定義所在文件C語言/匯編功能簡介OS_STK_GROWTH宏定義OS_CPU.HC語言堆棧增長方向OS_ENTER_CRITICAL()宏定義OS_CPU.HC語言禁止中斷OS_EXIT_CRITICAL()宏定義OS_CPU.HC語言允許中斷OSStartHighRdy()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編就緒態(tài)最高優(yōu)先任務運行OSCtxSw()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編任務級任務切換OSI

8、ntCtxSw()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編中斷級任務切換OSTickISR()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編時鐘節(jié)拍OSTaskStkInit()函數(shù)OS_CPU_C.CC語言任務堆棧初始化 需要修改的關鍵函數(shù)和宏定義 控制器軟件設計控制器軟件設計C/OS-II 結構圖控制器軟件設計控制器軟件設計設備驅動 設備驅動程序是操作系統(tǒng)內核與機器硬件之間的接口。 在C/OS-II上設備驅動程序設計的3個步驟： 1.對設備的初始化。 2.為用戶端的有關操作編寫接口函數(shù) 3.編寫中斷服務程序 控制器軟件設計控制器軟件設計 串口驅動設計 底層串行I/O模塊(COMM_44B0) 緩沖串行I/O模塊

9、(COMMRTOS) 控制器軟件設計控制器軟件設計 底層串行I/O模塊(COMM_44B0) ： Uart_Init()串口初始化OSUTXD0ISR()發(fā)送中斷底層程序（匯編）UTXD0Isr()發(fā)送中斷處理程序OSURXD0ISR()接收中斷底層程序（匯編）URXD0Isr()接收中斷處理程序 串口驅動的實現(xiàn)控制器軟件設計控制器軟件設計 緩沖串行I/O模塊(COMMRTOS) ： CommBufInit()環(huán)型緩沖區(qū)的初始化 CommPutChar() 應用程序的接口函數(shù)（發(fā)送）CommPutRxChar() 底層接收函數(shù)CommGetChar()應用程序的接口函數(shù)（接收） CommGet

10、TxChar()底層發(fā)送函數(shù)控制器軟件設計控制器軟件設計注塑機控制系統(tǒng)軟件設計 1.注塑機基本工序 2.控制方式控制器軟件設計控制器軟件設計注塑機順序控制程序流程圖控制器軟件設計控制器軟件設計注塑機主要任務劃分控制器軟件設計控制器軟件設計 下位機用戶任務Command_Task：負責判斷是否有上位機傳輸過來命令信號。Temperature_Task：負責溫度控制。Pressure_Task：負責壓力控制。GetWeight_Task：負責對稱重傳感器的重量數(shù)據(jù)采集。Err_Task：負責報警的判斷與輸出。DataFresh_Task：通過RS232將數(shù)據(jù)傳輸給上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時更新。Feed_Task：負責加料控制。當從任務GetWeight_Task中獲得的原料重量低于設定重量下限時打開加料閥，高于設定重量上限時關閉加料閥。以及手動加料時的操作等。ReadInput_Task：負責各種輸入信號的讀取，包括溫度、壓力、以及變頻器故障信號、過壓信號、主機運行信號等。Output_Task： 負責外部各行程開關等開關量的控制。 論文工作總結及展望論文