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嵌入式技术是目前最具发展潜力的IT应用领域之一。工业自动化控制领域必将以嵌入式技术为基础,促使本领域的设备和产品的不断创新和升级。本文针对工控仪器仪表通用化和智能化的发展趋势,从硬件、算法、软件、测试四个方面描述了基于ARM和μC/OS-Ⅱ的嵌入式工业控制通用平台的设计与实现。
硬件平台以LPC2220为核心,并根据实际的功能需求设计了相应的功能模块,主要包括:控制模块、输入模块、输出模块和电源模块。控制器具有适用于多种信号的输入输出通道,可以接收热电偶、热电阻、电压、电流输入信号,可以产生电流、电压两种形式的控制量。采用了液晶模块和触摸屏,设计了人性化的交互界面。控制器拥有RS-485通信接口,实现了测量与控制的网络化。
控制器主要采用了两种算法:继电反馈PID参数自整定算法和自适应模糊PID控制算法。控制器工作的起始阶段,利用继电反馈法对PID参数进行整定,得到初始值。整定完毕后,转入控制阶段,根据模糊控制规律对PID参数进行在线调节。
软件平台由μC/OS-Ⅱ操作系统,文件系统μC/FS,图形用户界面μC/GUI和各种硬件的驱动程序构成。在此基础之上,利用任务机制设计开发了上层的应用程序。
测试结果表明:各个功能模块均能稳定可靠的运行,μC/OS-Ⅱ内核成功的实现了多任务的调度,工业控制平台达到了设计的要求。