基于嵌入式ARM+Linux平台的直流电机调速控制系统的设计.docx

题 目 基于嵌入式arm+linux平台的直流电机调速控制系统 基于嵌入式arm+linux平台的直流电机调速控制系统的设计摘 要本设计基于北京博创兴业科技有限公司开发的up-netarm2410-s嵌入式实验平台，它采用arm7tdmi 内核的三星s3c44b0x01 芯片，且采用redhatlinux9.0作为它的操作系统。设计了调速控制系统，并实现驱动程序对直流电机的控制，电机的转动情况会通过实验箱上的ad模块中电位器的旋转不同而变化。在up-netarm2410-s嵌入式实验平台上的实验结果表明系统运行正常、稳定。关键词：arm；linux；直流电机；驱动一、设计要求采用实验箱上的电位器作为信号输入器件，控制直流电机的运转方向和运转速度。电位器处于中间值时，电机停止不转，电位器顺时针调大时电机顺时针旋转，且速度随着电位器的旋转而增加。电位器向逆时针转动调小时，电机逆时针旋转，且速度随着电位器旋转的角度增加。电位器转到最大或最小值时，电机的速度应该达到最高速度。电位器在中间位置时，电机不应该出现抖动情况。二、linux开发环境设置 1、建立工作目录roothome# mkdir zgcroothome# cd zgc2、编写程序源代码在linux 下的文本编辑器有许多，常用的是vim 和xwindow 界面下的gedit 等，在本次开发过程中使用vim，我们可以是用下面的命令来编写dcm_main.c 的源代码，进入10_dcmotor目录使用vi 命令来编辑代码：root 10_dcmotor# vi dcm_main.c按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按esc 键进入命令状态，再用命令“：wq”保存并退出。这样我们便在当前目录下建立了一个名为dcm_main.c 的文件。3、编写makefile要使上面的dcm_main.c 程序能够运行，我们必须要编写一个makefile 文件，makefile 文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。使用它带来的好处就是自动编译，你只需要敲一个“make”命令整个工程就可以实现自动编译，当然我们本次实验只有一个文件，它还不能体现出使用makefile 的优越性，但当工程比较大文件比较多时，不使用makefile 几乎是不可能的。下面是本次实验用到的makefile 文件。cc = armv4l-unknown-linux-gcc#cc = gccldflags = -staticexec = nihaoobjs = hello.oall: $(exec)$(exec): $(objs)$(cc) $(ldflags) -o $ $(objs)clean:-rm -f $(exec) *.elf *.gdb *.o4、编译应用程序在上面的步骤完成后，我们就可以在hello 目录下运行“make”来编译我们的程序了。如果进行了修改，重新编译则运行:root10_dcmotor# make cleanroot10_dcmotor# make三、系统设计1、设计思路 根据设计要求，先分别对实验箱上ad程序和电机程序进行调试并熟练，然后在电机主程序中加入ad模块及线程，将ad模块的电位器转动角度转换成的电压幅度的1024倍作为电机转动的pwm值。这样即可以满足设计要求。2、硬件流程框图对直流电机进行调速和控制，需经过ad模块，在linux操作系统中，在电机中加载ad程序后，挂载到实验箱程序。电脑通过串口把执行的程序命令发给s3c44b0x01处理器，在处理器中通过分析数据。手动调节ad模块中电位器后，处理器收到相应信号，并发命令给电机，使电机的转动做出相应的调整。硬件流程框图如图1所示。图1硬件流程框图3、软件设计及调试 虽然实验室的arm s3c2410开发箱已经搭建好开发环境，可是这一部还是必须得熟悉的，首先是bootloader的移植，然后再进行linux 内核移植。在宿主机的linux下需要搭建linux交叉编译环境，用于应用程序的开发和编译。将硬件系统设计好之后，必须开发、加载直流电机的驱动程序，驱动设备开发商都已经提供，只需要insmod到目标机上，即可编程操作这些设备。dcm_main.c程序中主要实现代码：/*/int main(int argc, char *argv) float d; pthread_t th_com; void *retval; int i = 0;int status = 1;int setpwm = 0;int factor = dcm_tcntb0/1024; if(init_addevice()0) return -1; pthread_create(&th_com, null, commonitor, 0);/ad模块线程if(dcm_fd=open(dcm_dev, o_wronly)0)printf(error opening %s devicen, dcm_dev);return 1;for(;) d=(float)getadresult(1)*3.3)/1024.0;printf(a%d=%8.4ft,i,d); if (d=1.8) d=d*1024.0-1.8*1024.0; setpwm =-d; else setpwm=0;/在中间范围内电机静止 ioctl(dcm_fd, dcm_ioctrl_setpwm, (setpwm * factor); delay(500); printf(setpwm = %d n, setpwm);pthread_join(th_com, &retval);close(dcm_fd);return 0;软件流程框图如图2所示图2 软件流程框图四、测试结果将程序挂载后运行dcm_main.c，手动转动实验箱上ad模块的电位器k1，直流电机会做出相应的变动，处理器将电位器转动对应的电压值和直流电机转动对应的pwm值通过实验箱的串口发回到电脑的linux的minicom运行环境中。1、电位器调到其对应的电压值大于1.8v时，直流电机顺时针转动，且电位器顺时针调大时，电机速度随着电位器的旋转而增加。电位器转到最大时，电机的速度达到最高速度。图3 实验箱上电机正转时电位器转动对应的电压值和电机转动对应的pwm值2、电位器调到其对应的电压值小于0.5v时，直流电机逆时针转动，电位器向逆时针转动调小时，电机速度随着电位器的旋转而增加。电位器转到最小值时，电机的速度达到最高速度。图4 实验箱上电机逆转时电位器转动对应的电压值和电机转动对应的pwm值3、电位器调到其对应的电压值处于中间值时，电机停止不转。图5 实验箱上电机静止时电位器转动对应的电压值和电机转动对应的pwm值参考文献1 刘宝廷，程树康，等步进电机及其驱动控制系统m哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社1997 2 华清远见嵌入式培训中心嵌入式linux c语言应用程序设计m北京：人民邮电出版社20073 北京博创科技estc 培训中心.2