片上可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動控制器體系結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、運(yùn)動控制器在工業(yè)、國防和人們的日常生活中,有著廣泛的應(yīng)用.然而,目前常用的運(yùn)動控制器體系結(jié)構(gòu)存在很多缺陷,如體積過大,不支持網(wǎng)絡(luò)通信,硬件一旦固化則不能改變等,從而導(dǎo)致運(yùn)動控制器之間相互孤立,系統(tǒng)升級過程中大量資源浪費(fèi).為了解決這些問題,該文對運(yùn)動控制器的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究.該文首先分析了目前運(yùn)動控制器常用的體系結(jié)構(gòu),指出了它們在體積、通信協(xié)議、靈活性方面的不足.針對運(yùn)動控制器的數(shù)據(jù)安全性、性能可伸縮性和功能可擴(kuò)展性等方面的要求,提出了

2、一種新的片上可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動控制器體系結(jié)構(gòu),在新的體系結(jié)構(gòu)中將功能劃分為獨(dú)立的模塊,采用標(biāo)準(zhǔn)開放的HTTP協(xié)議作為應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,使用硬件加密IP核來加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性,以及利用硬件IP核來產(chǎn)生電機(jī)控制信號.為了驗(yàn)證這種體系結(jié)構(gòu)的可行性,利用系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)、硬件可重構(gòu)技術(shù)和嵌入式Internet技術(shù),在Altera公司的Nios系統(tǒng)開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)片上可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動控制器原型系統(tǒng).在構(gòu)造原型系統(tǒng)的過程中,該文研究了Nios系統(tǒng)中

3、用戶自主設(shè)計(jì)IP核的基本方法和流程,提出了一種新的IP核快速設(shè)計(jì)方法,即在已有IP核的基礎(chǔ)上進(jìn)行用戶邏輯電路設(shè)計(jì),并將該方法應(yīng)用到硬件加密IP核的設(shè)計(jì).同時(shí),用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)硬件IP核,分別用于直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的控制,并將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uc/os-Ⅱ引入原型系統(tǒng)中,以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能.最后搭建了一個(gè)測試平臺,用Visual C++開發(fā)了一個(gè)測試環(huán)境所必須的具有加密功能的ActiveX控件,從遠(yuǎn)程控制和硬件可重