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数控机床嵌入式远程测控系统设计与实现.doc数控机床嵌入式远程测控系统设计与实现.doc -- 9 元

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数控技术论文报告选题名称数控机床嵌入式远程测控系统设计与实现系(院)计算机工程学院专业计算机科学与技术(嵌入式系统软件设计)班级姓名学号指导教师学年学期20102011学年第1学期2010年12月10日数控技术论文报告摘要为了满足数控机床远程测控的要求,提出一种基于JAVA和CGI相结合的嵌入式远程测控系统的全新设计方案,从硬件和软件方面进行了论述。在机床远程控制中采用了CGI模式,可以快速响应用户的WEB请求针对嵌入式系统特点,在数据测试、处理中采用了Javaapple的瘦服务器解决方案,与其他的嵌入式网络测控系统相比,该系统继承了典型的B/S模型的优点,可以减轻嵌入式WEB服务器的负担,以创建更为直观、丰富的用户界面GUI。同时该系统能更好地动态刷新。测试结果表明方案可行、实用。关键词数控机床嵌入式系统远程测控JavaCGI数控技术论文报告引言目前,国内一些数控系统还处于发展巩固时期,迫切需要一种能综合检测各种数控系统主要性能指标的检测装置,而国内目前尚没有这种测试装置。将嵌入式系统应用于网络测控系统,可大大提高测控系统的性能,降低成本和功耗,体积也大大减小。由于数控机床的测试数据需要进行大量分析处理,且控制量也较多,系统设计了全新的数控机床网络测控系统,它是基于S3C2410CPU和ARMlinux嵌入式操作系统,采用基于嵌入式WEB服务器的CGIJavaapplet瘦服务器解决方案,此方案中Javaapplet瘦服务器模式实现对机床测试的大量数据进行分析、处理,在浏览器上绘图并实时刷新,CGI实现给机床发出实时的控制信号。与传统的B/S模式的实时动态网络测控系统相比,由于采用了Javaapplet瘦服务器模式可以减小嵌入式WEB服务器的负担,因为在该系统中,数据分析、处理、绘图应用程序通过服务器下载到客户端运行,同时数据刷新不需要整个网页刷新,数据更新更实时,利用Java技术提供了一个类库,可以在浏览器上显示更为直观、丰富的用户界面GUI。与传统的C/S模式相比,客户端不需要安装专用的客户端软件,方便系统软件升级,升级时不需要每台客户机重新安装,减少其维护和升级成本。1硬件系统设计系统设计的全新硬件平台如图1所示,CPU选用S3C2410,它主要完成系统管理和WEB服务器的作用。它包含一个16/32bit的RISCARM920T的CPU内核,主频为200Hz,内部含有8通道10位A/D转换器和大量的I/O口,LCD控制器等接口,能运行UCOSII、ARMlinux和WINCE嵌入式操作系统。DM9000是10M/100M以太网接口控制芯片。通过CAN总线能够实现S3C2410对节点的数控系统的测试数据收集和控制。8位单片机89C55实现实时数据采集和控制。由于该系统主要实现对数控机床的运行状态的测试分析,需要准确测试伺服电机编码器的信号,选用集成度较高的LS7266R1计数芯片。LS7266R1是24位双轴正交信号鉴相器,在采样滤波、鉴相倍频、抗干扰性等方面极具优势。一片LS7266R1可同时输入2组信号,即可以检测2个伺服电机。系统硬件系统结构简单、成本低,不仅可以实现单台机床测控,还可以实现多台机床同时测控,不需要PC机就可直接接入Interne.t在客户机上用标准浏览器通过Internet就可以和嵌入式Web服务器通信,成功取代了1台专用PC服务器插有专用的接口卡和以太网接口卡或专用的通信芯片。实现了多点嵌入式设备与Internel的直接互联互通。数控技术论文报告图1硬件系统框图2软件设计系统体软件设计中,嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心,选ARMlinux系统。由于嵌入式系统的存储容量很小,因此要把ARMLinux操作系统装入有限的存储容内,就要对它进行裁剪。对于数控机床的远程测控采取了CGIJava全新的模式,既能实现远程测控,又能减轻嵌入式系统的负担,同时软件设计变得简单。体系结构如图2所示。图2系统结构2.1嵌入式WEB服务器设计嵌入式WEB服务器设计是系统设计的关键。系统通过修改和移植成熟的Web服务器BOA实现的。嵌入式linux的WebServer主要有3个HTTPD、THTTPD和BOA.其中BOA是一个单任务的小型HTTP服务器,源代码开放、性能优秀,特别适合应用在嵌入式系统中。要实现测控功能,必须对BAO进行修改和移植,详细过程如下2.1.1修改BOA在boa/src/boa.c中加入Javaapplet数据通信线程,为了保证数据的实时性和通信可靠,给它指定一个端口号。系统使用的是1414端口。Javaapplet数据通信线程的主要功能是侦听客服端1414端口,客服端有请求,立刻把从CAN总线采集的数控机床数据发送到客服端。2.1.2修改boa/src/Makefile里面的编译器CC/opt/host/armv4l/bin/armv4lunknownlinuxgccCPP/opt/host/armv4l/bin/armv4lunknownlinuxg然后直接在boa/src目录下执行make即可生成BOA可执行文件,将其复制到ramdisk加载mount的目录的bin里面,然后等一同加入后面的配置文件和HTML/CGI文件后,重做ramdisk即可。数控技术论文报告2.1.3编制配置文件boa.confLINUX下的应用程序的配置都是以配置文件的形式提供的,一般都放在目标板/etc/目录下或者/etc/config目录下,但BOA的配置文件boa.conf一般都放置在目标板/home/httpd/目录下。系统的boa.conf文件编写如下ServerNameSAMSUNGARMDocumentRoot/home/httpd/htmlScriptAlias/cgibin//home/httpd/cgibin/ScriptAlias/index.html/home/httpd/html/index.html它指定了HTML页面index.html必须放到/home/httpd/html目录下,cgi可执行文件必须放到/home/httpd/cgibin目录下。2.2远程数据动态测试实现远程数据动态测试使用的模型是Javaapplet的瘦服务器,就是B/S和C/S相结合,通过B/S模式的浏览后下载一个嵌入在浏览器中的应用程序,建立一个类似C/S模型的结构。用Javaapplet实现机床测试数据的处理分析、动态画图。先在PC机上把Javaapplet编译成可执行文件,与BOA一起烧写到测控系统的flash中,通过http协议把Javaapplet下载到客服端,下载完后立刻运行,这时Javaapplet就和BOA服务器中自己加入的数据通信线程的1414端口建立连接,进行数据传送,如图3所示。图3工作流程2.2.1网页编写当用户需要数控机机床运行状态,只需在客户端点击网页,就可实时以图形显示,该网页采用html语言,html语言中必须有Applet标签,其关键原代码如下,其中Draw1.class为javaapplet2.2.2JavaApplet程序设计JavaApplet是用Java语言编写的一些小应用程序,这些程序直接嵌入到页面中,由支数控技术论文报告持Java的浏览器IE或Nescape解释执行能够产生特殊效果的程序。现在大多数网络浏览器都支持Java.Applet运行于浏览器上,可以生成生动的页面,进行友好的人机交互,同时还能处理图像、声音、动画等多媒体数据。它可以大大提高Web页面的交互能力和动态执行能力。包含Applet的网页被称为Javapowered页,可以称其为Java支持的网页。当用户访问这样的网页时,Applet被下载到用户的计算机上执行。由于Applet是在用户的计算机上执行的,所以它的执行速度不受网络带宽或者Modem存取速度的限制,用户可以更好地通过Applet来实现信息数据的传输和产生美妙的多媒体效果。设计的功能结构先是浏览器处理标签,再将applet程序装入并创建applet对象,接着就是执行applet程序,不过因为程序中使用了Runnable接口来实现数据更新线程,所以applet程序第一次执行时不会执行Runnable接口的start方法,而是applet程序结构默认的start方法,再执行绘图模块,最后回调Runnable接口的start方法来建立数据更新线程,数据更新后再绘图并回调,这样就实现了不断更新数据和图形。其流程如图4所示。功能模块及实现函数publicvoidinit实现对客户端程序中某些变量的初始化。publicvoidstart由于要不断的对图形的更新,所以需要重启applet程序并建立新线程。publicvoidrun通过线程建立socket连接来获取新数据。publicvoidupdateGraphicsg将当前获取的最新的数据重新绘制成所需要的图形。图4JavaApplet流程图2.3CGI技术实现数控机床远程控制为了实现对数控机床的起停、行程等控制,当用户在客服端打开浏览器,用户通过操作数控技术论文报告控制界面来调用相应的CGI程序,CGI程序获取用户的请求,通过CAN驱动程序传递给各节点机床控制程序,其流程如图5所示。图5数控机床控制流程其中CGI可以用任何一种语言编写,只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量,可以用C、C以及SHELL等语言。3测试及结果该系统重点是研究嵌入式远程测试技术及其应用,数控系统精度测试是测控对象,用户可以在Internet或Intranet上通过网络从测试仪获取数据。Web用户通过浏览器打开服务器所在的主页,进入相应的测试系统平台,提出所期望的服务请求,通过动态请求机制CGI把命令请求传给Web服务器。测试前首先建立好基于S3C2410嵌入式开发环境,把编译好的Booloader、嵌入式linux内核和ramdisk烧入FLASH中,WEB服务器和Javaapplet放在在同一个目录。运行时先起动BOA服务器,动态加载相关驱动,在PC机的浏览器上输入嵌入式系统的IP地址,采集的数据就可以动态显示在网页上,用户可以点击浏览器上的控制界面控制设备。图6是基于CGI的控制界面,图7是Javaapplet把测试数据在客服端进行处理后画的,效果非常好。数控技术论文报告4结束语系统实现了数控机床嵌入式网络测控系统,给出了全新的硬件和软件平台设计。在硬件平台上首次采用LS7266R1、CAN总线以及ARM嵌入式CPU相结合。它可以不需要PC机就能实现多点分布式远程测控。在软件设计上首次成功地实现了基于ARMlinux嵌入式操作系统和BOA嵌入式WEB服务器的CGIJavaapplet的瘦服务器相结合解决方案。该方案充分利用嵌入式WEB服务器的特点,把传统的B/S与C/S模式完美结合,采集的数据能够以图形形式在浏览器上实时刷新。该平台具有一般通用性能,有一定的应用推广价值。参考文献1肖继学,黎亚元,陈廷成.数控机床运行状态综合测试系统的分布式开发.西华大学学报,200551821.2黄天戍,余智欣.新型嵌入式Web服务器系统的设计与研究.计算机工程,200511179.
编号:201312012341528805    大小:248.00KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-01
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