论文部分内容阅读
基于总线的嵌入式运动控制器具有硬件可扩展、系统稳定性好、解决方案廉价的优点，在工业场合得到比较多的应用。本文针对现有工业总线协议功能过于齐全、设计复杂、资源消耗量大的特点，设计了一种专用于嵌入式运动控制器的精简型总线协议，根据总线协议的需求，实现了总线协议的在线静态配置技术和总线协议周期性任务实时技术。论文的主要研究内容有：设计了一种基于485的精简型现场总线协议，采用有限状态机的方法设计协议主站与从站的交互方式，使用SCHED_FIFO调度算法轮询地与实时性从站建立通信进程，使用SCHED_DYNAMIC_PRI调度算法有区别地、合理地与非实时从站建立通信进程。为了降低总线的误码率，本文分别在物理层与协议层设计了多种抗干扰措施，有效降低了总线的出错概率。针对485总线协议周期性通信任务的实时性要求，本文分析Linux/Xenomai实现实时的原理，在Linux2.6.33内核基础上，构建了Xenomai实时微内核。在内核态下实现了485总线周期性通信数据的实时写入。根据485总线协议的精简性需求，本文开发了一种总线协议在线静态配置技术——AS主动串行在线静态配置技术。设计了AS设备硬件原理，对AS设备的高速信号进行信号完整性分析；设计了基于Linux的AS设备设备驱动程序、和应用程序，完成了U盘插入自动更新的功能。本文以基于ARM的嵌入式运动控制器为硬件平台，测试了485总线的实时性、误码率、Linux/Xenomai对协议周期性通信任务的实时性支持、485总线协议在线静态配置功能。