基于嵌入式ARM+Linux平臺的直流電機調速控制系統(tǒng)的設計.docx

題 目 基于嵌入式arm+linux平臺的直流電機調速控制系統(tǒng) 基于嵌入式arm+linux平臺的直流電機調速控制系統(tǒng)的設計摘 要本設計基于北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的up-netarm2410-s嵌入式實驗平臺，它采用arm7tdmi 內核的三星s3c44b0x01 芯片，且采用redhatlinux9.0作為它的操作系統(tǒng)。設計了調速控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)驅動程序對直流電機的控制，電機的轉動情況會通過實驗箱上的ad模塊中電位器的旋轉不同而變化。在up-netarm2410-s嵌入式實驗平臺上的實驗結果表明系統(tǒng)運行正常、穩(wěn)定。關鍵詞：arm；linux；直流電機；驅動一、設計要求采用實驗箱上的電位器作為信號輸入器件，控制直流電機的運轉方向和運轉速度。電位器處于中間值時，電機停止不轉，電位器順時針調大時電機順時針旋轉，且速度隨著電位器的旋轉而增加。電位器向逆時針轉動調小時，電機逆時針旋轉，且速度隨著電位器旋轉的角度增加。電位器轉到最大或最小值時，電機的速度應該達到最高速度。電位器在中間位置時，電機不應該出現(xiàn)抖動情況。二、linux開發(fā)環(huán)境設置 1、建立工作目錄roothome# mkdir zgcroothome# cd zgc2、編寫程序源代碼在linux 下的文本編輯器有許多，常用的是vim 和xwindow 界面下的gedit 等，在本次開發(fā)過程中使用vim，我們可以是用下面的命令來編寫dcm_main.c 的源代碼，進入10_dcmotor目錄使用vi 命令來編輯代碼：root 10_dcmotor# vi dcm_main.c按“i”或者“a”進入編輯模式，將上面的代碼錄入進去，完成后按esc 鍵進入命令狀態(tài)，再用命令“：wq”保存并退出。這樣我們便在當前目錄下建立了一個名為dcm_main.c 的文件。3、編寫makefile要使上面的dcm_main.c 程序能夠運行，我們必須要編寫一個makefile 文件，makefile 文件定義了一系列的規(guī)則，它指明了哪些文件需要編譯，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要重新編譯等等更為復雜的命令。使用它帶來的好處就是自動編譯，你只需要敲一個“make”命令整個工程就可以實現(xiàn)自動編譯，當然我們本次實驗只有一個文件，它還不能體現(xiàn)出使用makefile 的優(yōu)越性，但當工程比較大文件比較多時，不使用makefile 幾乎是不可能的。下面是本次實驗用到的makefile 文件。cc = armv4l-unknown-linux-gcc#cc = gccldflags = -staticexec = nihaoobjs = hello.oall: $(exec)$(exec): $(objs)$(cc) $(ldflags) -o $ $(objs)clean:-rm -f $(exec) *.elf *.gdb *.o4、編譯應用程序在上面的步驟完成后，我們就可以在hello 目錄下運行“make”來編譯我們的程序了。如果進行了修改，重新編譯則運行:root10_dcmotor# make cleanroot10_dcmotor# make三、系統(tǒng)設計1、設計思路 根據設計要求，先分別對實驗箱上ad程序和電機程序進行調試并熟練，然后在電機主程序中加入ad模塊及線程，將ad模塊的電位器轉動角度轉換成的電壓幅度的1024倍作為電機轉動的pwm值。這樣即可以滿足設計要求。2、硬件流程框圖對直流電機進行調速和控制，需經過ad模塊，在linux操作系統(tǒng)中，在電機中加載ad程序后，掛載到實驗箱程序。電腦通過串口把執(zhí)行的程序命令發(fā)給s3c44b0x01處理器，在處理器中通過分析數(shù)據。手動調節(jié)ad模塊中電位器后，處理器收到相應信號，并發(fā)命令給電機，使電機的轉動做出相應的調整。硬件流程框圖如圖1所示。圖1硬件流程框圖3、軟件設計及調試 雖然實驗室的arm s3c2410開發(fā)箱已經搭建好開發(fā)環(huán)境，可是這一部還是必須得熟悉的，首先是bootloader的移植，然后再進行l(wèi)inux 內核移植。在宿主機的linux下需要搭建linux交叉編譯環(huán)境，用于應用程序的開發(fā)和編譯。將硬件系統(tǒng)設計好之后，必須開發(fā)、加載直流電機的驅動程序，驅動設備開發(fā)商都已經提供，只需要insmod到目標機上，即可編程操作這些設備。dcm_main.c程序中主要實現(xiàn)代碼：/*/int main(int argc, char *argv) float d; pthread_t th_com; void *retval; int i = 0;int status = 1;int setpwm = 0;int factor = dcm_tcntb0/1024; if(init_addevice()0) return -1; pthread_create(&th_com, null, commonitor, 0);/ad模塊線程if(dcm_fd=open(dcm_dev, o_wronly)0)printf(error opening %s devicen, dcm_dev);return 1;for(;) d=(float)getadresult(1)*3.3)/1024.0;printf(a%d=%8.4ft,i,d); if (d=1.8) d=d*1024.0-1.8*1024.0; setpwm =-d; else setpwm=0;/在中間范圍內電機靜止 ioctl(dcm_fd, dcm_ioctrl_setpwm, (setpwm * factor); delay(500); printf(setpwm = %d n, setpwm);pthread_join(th_com, &retval);close(dcm_fd);return 0;軟件流程框圖如圖2所示圖2 軟件流程框圖四、測試結果將程序掛載后運行dcm_main.c，手動轉動實驗箱上ad模塊的電位器k1，直流電機會做出相應的變動，處理器將電位器轉動對應的電壓值和直流電機轉動對應的pwm值通過實驗箱的串口發(fā)回到電腦的linux的minicom運行環(huán)境中。1、電位器調到其對應的電壓值大于1.8v時，直流電機順時針轉動，且電位器順時針調大時，電機速度隨著電位器的旋轉而增加。電位器轉到最大時，電機的速度達到最高速度。圖3 實驗箱上電機正轉時電位器轉動對應的電壓值和電機轉動對應的pwm值2、電位器調到其對應的電壓值小于0.5v時，直流電機逆時針轉動，電位器向逆時針轉動調小時，電機速度隨著電位器的旋轉而增加。電位器轉到最小值時，電機的速度達到最高速度。圖4 實驗箱上電機逆轉時電位器轉動對應的電壓值和電機轉動對應的pwm值3、電位器調到其對應的電壓值處于中間值時，電機停止不轉。圖5 實驗箱上電機靜止時電位器轉動對應的電壓值和電機轉動對應的pwm值參考文獻1 劉寶廷，程樹康，等步進電機及其驅動控制系統(tǒng)m哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社1997 2 華清遠見嵌入式培訓中心嵌入式linux c語言應用程序設計m北京：人民郵電出版社20073 北京博創(chuàng)科技estc 培訓中心.2