嵌入式系统在机电控制中的应用

1　嵌入式系统

嵌入式体系是一种现代化的智能体系，为电机管理工艺提供了根本保障。嵌入式体系是借助高精尖的计算机工艺和网络电子形式构建起来的智能性作业管理体系。嵌入式体系应用非常便捷，并可以为人们提供非常方便的识别作业，提升了作业人员的作业效益，进而强化对于电机的管理效益。嵌入式体系可以对信息展开合理高效的处置，借助高精尖的处理设备使用互联网技术完善了智能化的管理。因此，嵌入式体系不仅可以克服以往管理体制的缺陷，还可以提升电机装置运作的效益。

2　嵌入式实时操作系统的选择

在各个现代电子设备、装置中，嵌入式体系在其自身体现了至关重要的管理效益。不用借助操作体系的支持，只依照汇编语言展开研究来维系体系运作的时代早已成为过去式。各自厂家错综复杂的编程语言给不同商家之间的嵌入式体系的芯片联动带来了很多必要的麻烦。每一次再研究一种体系性能就要求耗费更多的资源以及财力去重新编辑程序语言，无形中增添了体系的运作成本，为嵌入式体系的使用与研究带来了非常大的障碍。伴随着研发人员和市场不断的考验，与其所对应的操作体系对应的嵌入式体系最终研发成功。嵌入式使用体系的成功研发为嵌入式微处理装置的大规模使用奠定了基础，各个类型的电子商品的全面嵌入式体系时代已经到来。

嵌入式作业体系大致上都是一种计算机使用的系统软件，以此来支持嵌入式体系的应用和重新研发，是现如今嵌入式体系中最为关键的一个构成成分。其对应的软件借助底层三动软件来直接展开和硬件信息的交互与管理，装置的通信接入口非常便捷，并且外围装置可以进行深入的扩展，借助标准的通信协议展开计算机软件和嵌入式体系的交互，借助直接的图形化客户控制板块以便客户展开调节和重新开发使用。因此，嵌入式操控体系继承微型作业体系的机制，借助对程序展开对应的信息管理来实现高效控制繁多的资源。同时，自身以及库函数调度与研发性能用具集于一体，最大限度地便捷客户的调度以及应用，其对应的嵌入式作业体系是嵌入式体系最为关键的运作环境以及研发平台。高集成度以及其高可用性质充分强化了嵌入式体系的应用效益，因此向来都是各个企业研发以及其使用的侧重点。现如今所有的嵌入式作业体系有Linux、VxWorks、WindowCE、UC/OS-2等。

3　嵌入式微处理器的应用

当前，市场中有很多种类的嵌入式微处理装置，种类相对较多，并且其性能层面上也有各自的特征。

嵌入式体系的引领者是Intel企业，是国际上芯片制作的龙头企业，旗下的代表商品主要是有Strong、ARM，Xscale。IBM企业同样也有着自己生产的微处理装置商品，譬如PowerPC.Motorola的68K。三星也研究推出了自己的嵌入式微处理装置S3C4x系列。

鉴于ARM内核的英国ARM企业推出的嵌入式微处理装置现如今在市面上的使用非常广泛，其中最为常见的是32RISC芯片，被广泛地使用到了各个电子设备的生产中，譬如PDA、STB、DVD等产业领域。除此之外，还应用在譬如机电领域、CPS体系、空中导航体系、矿探体系等更为广泛的产业中，国防以及民用的体系也有一定程度的使用。以ARM为嵌入式体系的重要应用芯片是现如今市场发展的必然趋势，各个电子产业的领头产业都开始致力于研究自身的依照ARM的处理装置的商品。

ARM处理装置的特征不仅只是体积相对较小、功率较低，最为关键的就是可以实现“低价高效”的商业化标准。当前的状况是，ARM是市面上嵌入式微处理装置芯片的最佳选择，其推行的嵌入式规划已经变成RISC的标准，稳居市场第一。

4　基于Stewart平台的伺服控制器设计

4.1　系统硬件结构

Stewart平台共有6个机械臂，在大射电望远镜指向追踪体系中是借助Stewart平台作馈源舱精确地调节了体系。在这个体系中需要Stewart平台实现准确、及时的运动，其管理精准度将会直接决定馈源的定位准确程度，并针对Stewart平台对控制装置的稳定性、体积层面上都有着相对较高的需求与标准。3种控制方案的对比见表1。

表1　3种控制方案对比

Stewart平台管理体系的硬件构成如图1所示，体系根据ATM EL公司的AT9140800嵌入式微处理装置为重心。其余的主要硬件构成主要有：

（1）存储装置。体系配备规格为2MBSDRAM的储存装置，以及用于存储的应用程序。

（2）编码装置街头。配置6个独立编码装置街头，涵盖有脉冲细分逻辑以及对应的辨别电路。

（3）DA接头。6个单独的12位DA接头线路，其传输的模拟总量当作是伺服放大装置的传输工具。

（4）两个标准的R.S232接头。能借助RS232接头接受到主机的命令。

（5）各个形态的提示灯。指示体系的作业情况以及其每一个通道的作业情况。

各个接口所使用的格式全都使用带检验的自定义格式。

图1　依照AT9140800的专用伺服控制装置设备架构图

4.2　系统软件

该体系软件是以μC/OS为EITOS研究所使用的专业软件。大致涵盖有以下几个构成成分：多任务控制；内存数据控制；中断控制； UART接头控制； ISA接头控制；电机管理ADRC计算方式。

其中，前3项主要是由μC/OS来完成，其他的都是通过客户编辑程度来体现的。以往的各种电机管理装置中绝大多数都是借助各种PID来实现。

4.3　μC/OS的移植软件

μC/OS的移植作业大致涵盖有：

（1）声明10种信息种类。

在文件OS_CPU.H中确立9个信息种类以及对应的一个堆栈宽度。

（2）使用#define配置一个表达堆栈增加趋势的系数OS_STIR_GROWTH x。

（3）使用#define表明3个宏。

    OS -ENTER-CRITICAL( )???//禁止中断

    OS -EXIT-CRITICAL( )???//禁止中断

OS-TASK-SW( )//任务切换

（4）用C语言编写6个简单的函数

    OSTaskStkIrut( )//任务堆栈初试化

    OSTaskCreateHook( )//用来创建任务

    OSTaskDelHook( )//用来去除任务

    OSTaskSwHook( )//任务转换

    OSTaskStatHook( )//每秒受到OSTaskStat调度一次

    OSTimeTickHook( )//每个时钟节拍受到OSTask-TimeHook调度一次

（5）编写4种汇编语言程序

    OSStartHighRdy( ) ;//运作优先等级最高且准备好的任务

    OSCtxSw( ) ;//任务级别的任务转化函数

    OSIntCtxSw( ) ;//中断等级的任务转化函数

    OSTickISR( ) ;//时钟节拍中断服务程序

依照上文嵌入式软硬件规划的理念，本文规划了Stewart平台转民使用的伺服管理装置。检验数据后，根据实验结果可知，控制装置可以较好地追踪期望信息，并可以在较短的时间减少干扰的作用。

5　结语

综上所述，嵌入式作业体系是在很多种不同软件硬件平台上建立得到的，现如今伴随着嵌入式体系在信息体系中的广泛使用，嵌入式体系使用的产业宽泛，嵌入式体系以及其电机管理一同发展。针对嵌入式体系的深入研究将会对研究以及改善机电管理层面有着非常关键的意义，为之后的大规模工业化的使用打下了坚实基础，并使人们的生活更为便捷。嵌入式体系的不断发展与深入要求坚持市场要求的导向性能，精准地掌握整个市场的动向是嵌入式体系深入发展的动力源泉。

参考文献

[1]郭鹏．嵌入式机电控制系统启动过程时间分析及优化实现技术[D]．重庆：重庆大学，2010.

[2]徐奇．嵌入式系统在机电控制中的应用[J]．石家庄学院学报，2013，15（3）.

收稿日期：2018-06-18

作者简介：王军静（1985-），男，陕西西安人，湖南省湘筑交通科技有限公司工程师，研究方向：机电管理。