基于μCOSII的注塑機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)_第1頁(yè)
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1、基于基于C/OS-II 的注塑機(jī)控的注塑機(jī)控制器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)制器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 專(zhuān)專(zhuān) 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(shè)計(jì)n控制器硬件設(shè)計(jì)n控制器軟件設(shè)計(jì)n總結(jié)與展望緒論緒論注塑機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)介發(fā)展歷程1 注射部分 2 合模部分 3 機(jī)身 注塑機(jī)控制器研制現(xiàn)狀 單片機(jī)為主要處理器的解決方案開(kāi)發(fā)成本高、開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)擴(kuò)展性差、軟件升級(jí)困難兼容性和可移植性差網(wǎng)絡(luò)功能有限,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)緒論緒論課題背景課題來(lái)源于深圳精盟科技有限公司注塑機(jī)改造項(xiàng)目,通過(guò)對(duì)已有的基于51單片機(jī)控制的注塑機(jī)的改進(jìn),采用ARM微處理器為控制核心,選用C/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 所做的工作

2、1.整體方案的設(shè)計(jì) 2.設(shè)計(jì)了以ARM微處理器為核心的硬 件平臺(tái),完成了注塑機(jī)控制器外圍 電路的設(shè)計(jì)。3.搭建嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái),并完成在硬件平臺(tái)上的移植4.設(shè)備驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和任務(wù)的劃分緒論緒論整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)硬件方案設(shè)計(jì)軟件方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)控制器整體結(jié)構(gòu)整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)下位機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖 光耦隔離存儲(chǔ)器FLASH信號(hào)放大器/AD5路電子尺采樣12位ADAD574串口通信功率放大D/A轉(zhuǎn)換輸出10路溫度信號(hào)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(jī)整體方案設(shè)計(jì)整體方案設(shè)計(jì)下位機(jī)軟件

3、結(jié)構(gòu)圖控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)遵循的原則分離式(核心板和擴(kuò)展板兩部分 )控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)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(kuò)展性 3. 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 4.可靠性和抗干擾措施 5.外圍電路的驅(qū)動(dòng)能力控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì)分離式結(jié)構(gòu) 核心控制板 數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ) 指令輸出 通訊 控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 底層控制板模擬信號(hào)采集 數(shù)字量輸入輸出 比例閥控制控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題 I/O口的擴(kuò)展 控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 核心板與底層板的信號(hào)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(kāi)關(guān)量輸入控制:GPD0-2開(kāi)關(guān)量輸出控制:GPD3,GPD4控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 溫度輸入模塊 GPB5:WD1 輸入,AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)引腳狀態(tài)為低電平 GPB7:WD2 輸出,低電平時(shí),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(shí)鐘信號(hào) 電子尺輸出部分: GPG0:DZC1 輸入,判斷AD是否轉(zhuǎn)換完的信號(hào),低電平表示轉(zhuǎn)換完畢 GPG1:DZC2 輸出,高電平

5、有效,使能信號(hào) GPG2:DZC3 輸出,讀/啟動(dòng)信號(hào),高電平讀數(shù)據(jù),低電平轉(zhuǎn)換 GPG3:DZC4 輸出,上升沿有效,74LS273時(shí)鐘信號(hào) GPG4:DZC5 輸出,低電平有效,74LS245的使能信號(hào) 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(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 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(xiě)信號(hào) GPF2:DA3 輸出,低電平有效,MP7258(1)的片選信號(hào) GPF3:DA4 輸出,低電平有效,MP7258(2)的片選信號(hào) 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(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì)控制器硬件設(shè)計(jì) 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(hào),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(hào),選擇數(shù)據(jù)輸出通道控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)C/OS-II操作系統(tǒng)移植C/OS-II 設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)注塑機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)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(xiě)特定代碼的過(guò)程 2.C/OS-II移植

7、的條件 可重入、中斷、硬件堆棧和相關(guān)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(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì) 名稱函數(shù)/宏定義所在文件C語(yǔ)言/匯編功能簡(jiǎn)介OS_STK_GROWTH宏定義OS_CPU.HC語(yǔ)言堆棧增長(zhǎng)方向OS_ENTER_CRITICAL()宏定義OS_CPU.HC語(yǔ)言禁止中斷OS_EXIT_CRITICAL()宏定義OS_CPU.HC語(yǔ)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(wù)運(yùn)行OSCtxSw()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編任務(wù)級(jí)任務(wù)切換OSI

8、ntCtxSw()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編中斷級(jí)任務(wù)切換OSTickISR()函數(shù)OS_CPU_A.ASM匯編時(shí)鐘節(jié)拍OSTaskStkInit()函數(shù)OS_CPU_C.CC語(yǔ)言任務(wù)堆棧初始化 需要修改的關(guān)鍵函數(shù)和宏定義 控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)C/OS-II 結(jié)構(gòu)圖控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動(dòng) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與機(jī)器硬件之間的接口。 在C/OS-II上設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的3個(gè)步驟: 1.對(duì)設(shè)備的初始化。 2.為用戶端的有關(guān)操作編寫(xiě)接口函數(shù) 3.編寫(xiě)中斷服務(wù)程序 控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì) 串口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì) 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(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì) 緩沖串行I/O模塊(COMMRTOS) : CommBufInit()環(huán)型緩沖區(qū)的初始化 CommPutChar() 應(yīng)用程序的接口函數(shù)(發(fā)送)CommPutRxChar() 底層接收函數(shù)CommGetChar()應(yīng)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(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)注塑機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1.注塑機(jī)基本工序 2.控制方式控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)注塑機(jī)順序控制程序流程圖控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì)注塑機(jī)主要任務(wù)劃分控制器軟件設(shè)計(jì)控制器軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)用戶任務(wù)Command_Task:負(fù)責(zé)判斷是否有上位機(jī)傳輸過(guò)來(lái)命令信號(hào)。Temperature_Task:負(fù)責(zé)溫度控制。Pressure_Task:負(fù)責(zé)壓力控制。GetWeight_Task:負(fù)責(zé)對(duì)稱重傳感器的重量數(shù)據(jù)采集。Err_Task:負(fù)責(zé)報(bào)警的判斷與輸出。DataFresh_Task:通過(guò)RS232將數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新。Feed_Task:負(fù)責(zé)加料控制。當(dāng)從任務(wù)GetWeight_Task中獲得的原料重量低于設(shè)定重量下限時(shí)打開(kāi)加料閥,高于設(shè)定重量上限時(shí)關(guān)閉加料閥。以及手動(dòng)加料時(shí)的操作等。ReadInput_Task:負(fù)責(zé)各種輸入信號(hào)的讀取,包括溫度、壓力、以及變頻器故障信號(hào)、過(guò)壓信號(hào)、主機(jī)運(yùn)行信號(hào)等。Output_Task: 負(fù)責(zé)外部各行程開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量的控制。 論文工作總結(jié)及展望論文

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