嵌入式系統(tǒng)在大射電望遠(yuǎn)鏡5米模型上懸索控制中的應(yīng)用

摘　要：介紹了ARM9和嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II在大射電望遠(yuǎn)鏡5米模型上懸索控制中的應(yīng)用。介紹了基于ARM9處理器(Atmel公司的AT91RM9200)的觸摸屏、LCD等電路的設(shè)計。分析了用AT91RM9200產(chǎn)生6路獨(dú)立的PWM信號的方法。給出了在嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II下的多任務(wù)應(yīng)用軟件的設(shè)計實例,并成功實現(xiàn)了六軸聯(lián)動。

關(guān)鍵詞：ARM9 μC/OS(MicroC/OS) RTOS 六軸聯(lián)動

“大射電望遠(yuǎn)鏡FAST(Five hundred meter Aperture Spherical Telescope)預(yù)研究”是中國科學(xué)院知識創(chuàng)新設(shè)計方案[1]。通過六根懸索驅(qū)動饋源艙完成饋源的大范圍跟蹤,保證饋源艙的定位精度在50cm以內(nèi)。為驗證方案的可行性,實地已建造了50m縮比實驗?zāi)Ｐ汀，F(xiàn)由于實際需要,還建立了5m縮比實驗?zāi)Ｐ?以下簡稱FAST 5m)。5m縮比模型的饋源艙一級粗調(diào)由自動調(diào)整和手動調(diào)整組成,自動調(diào)整由工業(yè)控制計算機(jī)實現(xiàn),手動調(diào)整主要目的是把饋源艙調(diào)到指定位置,為自動調(diào)整作準(zhǔn)備。手動調(diào)整分為點(diǎn)動調(diào)整和精確調(diào)整兩部分。為了調(diào)整方便,需要LCD和觸摸屏,并要求較高的實時性,加上復(fù)雜的控制程序,這就需要更高的CPU處理速度和更大的系統(tǒng)內(nèi)存,因此選用32位ARM處理器并且使用嵌入式實時操作系統(tǒng)。本文詳細(xì)討論AT91RM9200和μC/OS-II在5m縮比模型的一級粗調(diào)中手動調(diào)整的運(yùn)用。

1 系統(tǒng)硬件的組成

現(xiàn)FAST 5m試驗?zāi)Ｐ椭挥靡粋€控制柜,控制六臺交流伺服電機(jī)調(diào)整六根索來控制饋源艙的位置,類似于六軸聯(lián)動。需要六路獨(dú)立的脈寬調(diào)制信號(PWM),整個硬件框圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)硬件總體框圖

圖2 LCD和觸摸屏的接口電路

1.1 AT91RM9200及其外圍電路

AT91RM9200是Atmel公司推出的一款用于工業(yè)控制的ARM9處理器,它基于ARM920T內(nèi)核, 工作在180MHz頻率下,運(yùn)算速度可高達(dá)200MIPS[2]。AT91RM9200集成了豐富的系統(tǒng)外圍和應(yīng)用外圍及標(biāo)準(zhǔn)的接口,集成了高速片上SRAM和低延遲的外部總線接口(EBI)。高級中斷控制器(AIC)、外圍數(shù)據(jù)控制器(PDC)、電源管理控制器(PMC)集成了USB2.0接口、以太網(wǎng)10/100 BaseT MAC控制器,這些接口極大地擴(kuò)展了外部器件的種類[3]。
 
AT91RM9200 內(nèi)部只有16KB的SRAM,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足應(yīng)用程序的要求。為了能運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)和運(yùn)用程序的要求,需要擴(kuò)展外部SDRAM及Flash。

1.2 LCD和觸摸屏接口電路
 
在FAST 5m模型手動調(diào)整中,采用了LG推出的LB06V2顯示屏TFT-LCD和觸摸屏,其面板尺寸6.4英寸,分辨率480