基於實時作業系統的伺服控制器的製作方法

2023-08-05 09:09:31 1

專利名稱：基於實時作業系統的伺服控制器的製作方法
技術領域：
本發明屬於伺服控制技術領域，涉及到一種伺服控制器，具體地說是一種基於實時作業系統的伺服控制器。
背景技術：
現代電子系統尤其是伺服控制系統常常需要同時處理許多數據流.而且這些輸入來自不同的外部設備，通常有不同的數據速率。經過控制系統處理後輸出的數據流通常也需要送往不同的外部設備。這些數據流的輸入輸出通常通過CPU的中斷或DMA來進行，這些使系統的編程正變得越來越複雜。

發明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發明將μC/OS-II多任務實時作業系統的內核進行移植，使之可以工作在數位訊號處理器(DSP)晶片中，並將數位訊號處理器(DSP)應用於伺服控制系統，提供任務管理、時間管理、內存管理以及資源管理四大功能，使伺服控制系統程序的編制簡化，目的是提供一種基於實時作業系統的伺服控制器。
本發明包括數位訊號處理器1，門陣列2，單埠靜態存貯器3，通訊接口晶片4、5，反向器6、驅動器7，顯示燈8，繼電器9，串行通訊接口10、液晶顯示模塊11。數位訊號處理器1分別與門陣列2、單埠靜態存貯器3、反向器6、驅動器7、繼電器9、串行通訊接口10、液晶顯示模塊11相連。門陣列2分別與單埠靜態存貯器3、通訊接口晶片4、5相連。驅動器7與顯示燈8相連。
數位訊號處理器1的數據線、地址線、控制線與門陣列2相連，門陣列2的輸入線分別與通訊接口晶片4、5的採樣信號輸出端相連。門陣列2通過控制總線同單埠靜態存貯器3相連。數位訊號處理器1的數據線、地址線分別與單埠靜態存貯器3的數據線、地址線相連。數位訊號處理器1的編碼器接口與反向器6的輸出端相連。數位訊號處理器1的IO口分別與驅動器7狀態輸入口、繼電器9相連，驅動器7信號輸出端與顯示燈8相連。繼電器9與外部報警喇叭相連。數位訊號處理器1的串行信號輸出端與串行通訊接口10串行信號輸入端相連。數位訊號處理器1的數據線輸出端與液晶顯示模塊11數據線輸入端相連。數位訊號處理器1的調寬波輸出端與外部負載相連。
門陣列2包括時序電路12、延時電路13。數位訊號處理器1的控制線輸出端與時序電路12的控制線輸入端相連，時序電路12控制線輸出端與單埠靜態存貯器3的控制線輸入端相連，通訊接口晶片4、5的信號輸出端與延時電路13的信號輸入端相連，延時電路13的信號輸出端與數位訊號處理器1的外部中斷口相連。
根據數位訊號處理器1所要完成的任務編製程序，程序預先存入數位訊號處理器1中。
數位訊號處理器1中預先編制的程序包括下列步驟開始；對數位訊號處理器1集成硬體資源進行初始化設置；
根據任務數量進行任務控制塊初始化；根據任務的優先級數量創建任務就緒表及任務優先級表；創建任務；對任務堆棧區進行初始化設置；運行最高優先級的任務，初始化系統的控制參數；啟動定時器，建立時鐘節拍等待響應任務。
程序主要執行4個任務，根據任務優先級的高低為「800Hz速度迴路採樣中斷任務」，「位置採樣中斷任務」，「串行通訊中斷任務」，「刷新液晶任務」。
任務1800Hz速度迴路採樣中斷任務採集編碼器數據，測量速度誤差；輸入速度誤差和位置誤差，進行速度調節器校正；輸出PWM波。
任務2位置採樣中斷任務採集編碼器值，測量位置誤差；根據位置誤差進行位置調節器校正；輸出位置調節器結果。
任務3液晶刷新任務採集需要顯示的數據量；驅動液晶；刷新液晶顯示。
任務4串行通訊中斷將通訊數據移入指定數據緩衝區。
根據預先編制的程序執行任務的數位訊號處理器1包括任務控制塊；任務就緒表及任務優先級表；任務堆棧區。
任務堆棧區包括採集編碼器數據，測量速度誤差，並進行速度調節器校正，輸出調寬波任務區；採集編碼器值，測量位置誤差，根據位置誤差進行位置調節器校正並輸出位置調節器結果任務區；採集需要顯示的數據量，驅動液晶，刷新液晶顯示任務區；將通訊數據移入指定數據緩衝區的任務區。
本發明的工作過程單埠靜態存貯器3是「擴展的數據存儲器」，其控制總線通過門陣列2中的時序控制電路12與數位訊號處理器相連接。由外部設備採集的控制信號，如啟動信號、中斷信號等通過通訊接口晶片4、5將RS-422協議的電平信號轉換為TTL電平信號，輸入門陣列2的延時電路13作延時處理，再輸入數位訊號處理器1。來自編碼器的外部速度、位置信號經反向器6整形處理輸入數位訊號處理器1。數位訊號處理器1根據任務優先級表響應優先級高的中斷信號，而屏蔽優先級低的中斷信號，並在任務控制塊的控制下按任務就緒表和任務堆棧區完成對採集的速度、位置採樣中斷信號進行計算處理，作為系統的測速和位置反饋，數位訊號處理器1通過對速度和位置信號進行校正計算處理，輸出控制電機的調寬波信號，並且與其它系統進行信息交換。同時，數位訊號處理器1輸出需要顯示的數據量，通過液晶顯示模塊11顯示控制數據，將通訊數據移入指定數據緩衝區的裝置。數位訊號處理器1經IO口輸出的系統狀態信號輸入驅動器7，驅動LED指示燈，用以顯示當前系統的工作狀態。當系統出現故障時，數位訊號處理器1通過IO口輸出信號控制繼電器9工作，接通外部報警喇叭。串行通訊接口10實現串並數據轉換和並串數據轉換，完成數位訊號處理器1與外部其它系統的串行數據通訊。
本發明的有益效果本發明將μC/OS-II多任務實時作業系統的內核進行移植，使之可以工作在數位訊號處理器(DSP)晶片中，μC/OS-II是一個源碼公開、可移植、可固化、可裁減、佔先式、開放式的多任務實時作業系統，其絕大部分源碼是用ANSI C編寫，提供了任務管理、時間管理、內存管理以及資源管理四大功能，使伺服控制系統程序的編制簡化。本發明由於在實時作業系統下進行軟體的編制，可增加系統工作的穩定性，簡化了程序調製的時間。


圖1為本發明的結構示意圖，也是說明書摘要附圖。圖中1為數位訊號處理器，2為門陣列， 3為單埠靜態存貯器，4、5為通訊接口晶片，6反向器，7驅動器，8顯示燈，9繼電器，10串行通訊接口，11液晶顯示模塊。
圖2為本發明門陣列2、通訊接口晶片4、5和單埠靜態存貯器3的結構示意圖。
圖3為本發明數位訊號處理器1的主程序流程圖。
圖4為本發明數位訊號處理器1速度迴路採樣中斷任務子程序流程圖。
圖5為本發明數位訊號處理器1位置採樣中斷任務子程序流程圖。
圖6為本發明數位訊號處理器1液晶刷新任務子程序流程圖。
圖7為本發明數位訊號處理器1串行通訊中斷任務子程序流程圖。
具體實施例方式
本發明如圖1所示，包括數位訊號處理器1，門陣列2，單埠靜態存貯器3，通訊接口晶片4、5，反向器6，驅動器7，顯示燈8，繼電器9，串行通訊接口10，液晶顯示模塊11。數位訊號處理器1採用型號為TMS320F240，門陣列2選用型號為LATICCS1032，單埠靜態存貯器3採用型號為IC61C1024，通訊接口晶片4、5選用型號為MAX488，反向器6選用型號為74LS14，驅動器7選用型號為74ALS245，串行通訊接口10選用型號為MAX491，液晶顯示模塊11選用型號為MGLS12864。
權利要求
1.一種基於實時作業系統的伺服控制器，其特徵是包括數位訊號處理器(1)，門陣列(2)，單埠靜態存貯器(3)，通訊接口晶片(4)、(5)，反向器(6)、驅動器(7)，顯示燈(8)，繼電器(9)，串行通訊接口(10)、液晶顯示模塊(11)；數位訊號處理器(1)分別與門陣列(2)、單埠靜態存貯器(3)、反向器(6)、驅動器(7)、繼電器(9)、串行通訊接口(10)、液晶顯示模塊(11)相連；門陣列(2)分別與單埠靜態存貯器(3)、通訊接口晶片(4)、(5)相連；驅動器(7)與顯示器(8)相連。
2.根據權利要求1所述基於實時作業系統的伺服控制器，其特徵是數位訊號處理器(1)的數據線、地址線、控制線與門陣列(2)相連，門陣列(2)的輸入線分別與通訊接口晶片(4)、(5)的採樣信號輸出端相連；門陣列(2)通過控制總線同單埠靜態存貯器(3)相連；數位訊號處理器(1)的數據線、地址線分別與單埠靜態存貯器(3)的數據線、地址線相連；數位訊號處理器(1)的編碼器接口與反向器(6)的輸出端相連；數位訊號處理器(1)的狀態輸出口與驅動器(7)狀態輸入口相連，驅動器(7)信號輸出端與顯示燈(8)的信號輸入端；數位訊號處理器(1)的IO口直接與繼電器(9)相連，繼電器(9)與外部報警喇叭相連；數位訊號處理器(1)的串行信號輸出端與串行通訊接口(10)串行信號輸入端相連；數位訊號處理器(1)的數據線輸出端與液晶顯示模塊(11)數據線輸入端相連；數位訊號處理器(1)的調寬波輸出端與外部負載相連。
3.根據權利要求2所述基於實時作業系統的伺服控制器，其特徵是門陣列(2)包括時序電路(12)、延時電路(13)；數位訊號處理器(1)的控制線輸出端與時序電路(12)的控制線輸入端相連，時序電路(12)控制線輸出端與單埠靜態存貯器(3)的控制線輸入端相連，通訊接口晶片(4)、(5)的中斷信號輸出端與延時電路(13)的中斷信號輸入端相連，延時電路(13)的信號輸出端與數位訊號處理器(1)的外部中斷口相連。
4.根據權利要求2所述基於實時作業系統的伺服控制器，其特徵是根據預先編制的程序執行任務的數位訊號處理器(1)包括任務控制塊；任務就緒表及任務優先級表；任務堆棧區。
5.根據權利要求2所述基於實時作業系統的伺服控制器，其特徵是任務堆棧區包括採集編碼器數據，測量速度誤差，並進行速度調節器校正，輸出調寬波任務區；採集編碼器值，測量位置誤差，根據位置誤差進行位置調節器校正並輸出位置調節器結果任務區；採集需要顯示的數據量，驅動液晶，刷新液晶顯示任務區；將通訊數據移入指定數據緩衝區的任務區。
全文摘要
一種屬於伺服控制技術領域的基於實時作業系統的伺服控制器，包括數位訊號處理器，門陣列，單埠靜態存貯器，通訊接口晶片，反向器，驅動器，顯示燈，繼電器，串行通訊接口，液晶顯示模塊。數位訊號處理器分別與門陣列、單埠靜態存貯器、反向器、驅動器、繼電器、串行通訊接口、液晶顯示模塊相連；門陣列分別與單埠靜態存貯器、通訊接口晶片相連；驅動器與顯示器相連。本發明將μC/OS－II多任務實時作業系統的內核移植在數位訊號處理器晶片中，使伺服控制系統程序的編制簡化，增加了系統工作的穩定性，簡化了程序調製的時間。
文檔編號G05B15/00GK1731375SQ20051001652
公開日2006年2月8日 申請日期2005年1月13日 優先權日2005年1月13日
發明者餘毅 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所