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基于嵌入式系统的MES单元控制器研究

作者：史文奎 Publish: 2007-10-25 Hits:-

【中文题名】

基于嵌入式系统的MES单元控制器研究

【英文题名】

Study on MES Cell Controller Based on Embedded System

【学科专业】

控制理论与控制工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-25

【中关键词】

MES单元控制器,嵌入式Linux系统,根文件系统,MiniGUI,抗干扰,

【英关键词】

MES cell controller,Root filesystem,Embedded Linux,MiniGUI,Anti-interference,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>微型计算机>>

【论文摘要】

随着企业信息化技术的不断发展,MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)作为企业管理系统与基础自动化系统之间的“信息枢纽”,在企业信息化领域发展迅速。单元控制器在MES系统中主要完成生产监控(现场信息采集)、可视信息管理、报警、操作工指导、数据处理等功能。目前使用的MES单元控制器主要是自动化厂商开发的专用控制器,由于针对特定领域设计,所以存在适用范围较小、灵活性差、扩展性较差等缺点,不能够完全适应现场设备接口多样性的需求。嵌入式技术近年发展迅速,在工业控制领域应用日益增多,为嵌入式技术在MES单元控制器领域应用奠定了基础。本文的目标是利用嵌入式系统的小型化、功耗低、性价比高等优点,针对离散制造企业采用的现场设备的生产厂家、规格不尽相同的情况,研究开发一种能够满足现场设备接口多样性需求的、扩展方便、应用灵活的MES单元控制器。在深入分析MES系统工作流程以及MES单元控制器功能需求的基础上,针对MES对单元控制器扩展方便、应用灵活的要求,着重对控制器的构架进行了研究,设计了一种主板与扩展模块基于I2C总线扩展的单元控制器构架,提出根据接口...

【论文题纲】

中文摘要	3-4
英文摘要	4-8
1 绪论	8-13
1.1 课题背景	8-11
1.1.1 MES 简介	8-9
1.1.2 MES 系统单元控制器功能及发展应用现状	9-10
1.1.3 嵌入式系统工业控制中应用	10-11
1.2 课题研究的目的及意义	11
1.3 课题主要研究内容	11-12
1.4 论文结构	12-13
2 基于ARM 的嵌入式系统	13-22
2.1 ARM 简介	13-16
2.1.1 ARM－Advanced RISC Machines	13
2.1.2 ARM 处理器	13-16
2.1.3 ARM 技术应用领域	16
2.2 ARM 体系结构	16-17
2.2.1 ARM 体系结构的特点	16
2.2.2 ARM 指令系统	16-17
2.3 嵌入式操作系统简介	17-18
2.4 嵌入式Linux 操作系统	18-21
2.4.1 Linux 概述	18
2.4.2 嵌入式Linux 体系结构	18-19
2.4.3 嵌入式Linux 特点	19
2.4.4 嵌入式Linux 系列	19-21
2.5 嵌入式Linux 常用开发工具	21
2.6 本章小结	21-22
3 单元控制器需求分析及总体构架研究	22-29
3.1 单元控制器系统需求分析	22-24
3.1.1 MES 单元控制器基本要求	22
3.1.2 MES 单元控制器需求分析	22-24
3.2 单元控制器系统构架研究	24-27
3.2.1 单元控制器构架研究的必要性	24
3.2.2 基于易扩展要求的控制器构架设计	24-25
3.2.3 易扩展构架接口分配原则	25-26
3.2.4 基于I2C 总线的扩展方式分析	26-27
3.2.5 新型控制器构架的优点	27
3.3 关键技术问题	27-28
3.4 本章小结	28-29
4 单元控制器硬件系统设计	29-42
4.1 引言	29
4.2 UART 接口设计	29-30
4.2.1 串口电平转换芯片选择	29
4.2.2 RS-232 端口电路设计	29-30
4.3 以太网接口设计	30-32
4.3.1 以太网接口控制芯片	30-31
4.3.2 以太网控制器及接口电路设计	31-32
4.4 CAN 总线接口设计	32-33
4.4.1 CAN 总线接口控制芯片	32-33
4.4.2 CAN 总线控制器与接口电路设计	33
4.5 显示接口设计	33-36
4.5.1 LCD 控制器及接口电路	33-34
4.5.2 LCD 转VGA 接口研究与设计	34-36
4.6 基于I2C 总线扩展模块设计	36-37
4.6.1 单片机选型	36
4.6.2 RS-485 接口电路设计	36-37
4.7 硬件抗干扰设计	37-41
4.7.1 单元控制器电源的抗干扰措施	37
4.7.2 单元控制器硬件电路抗干扰设计	37-40
4.7.3 单元控制器PCB 布线抗干扰设计	40-41
4.8 本章小结	41-42
5 嵌入式Linux 软件系统研究与实现	42-72
5.1 交叉编译环境重要性及建立流程	42-43
5.1.1 交叉编译重要性	42
5.1.2 交叉编译环境建立流程	42-43
5.2 Bootloader 分析与移植	43-49
5.2.1 U-boot 分析	44-46
5.2.2 U-boot 配置移植主要修改文件	46
5.2.3 U-boot 移植要点分析	46
5.2.4 U-boot 的移植实现	46-49
5.3 嵌入式linux 内核移植	49-53
5.3.1 Linux 内核	49-50
5.3.2 获取Linux 内核	50
5.3.3 嵌入式Linux 内核移植的原则和要点分析	50-51
5.3.4 配置和编译嵌入式Linux 内核	51-53
5.4 根文件系统制作与优化	53-58
5.4.1 根文件系统的基本结构	53-54
5.4.2 各种类型文件系统的比较	54-55
5.4.3 制作根文件系统的主要问题	55
5.4.4 制作cramfs 根文件系统	55-56
5.4.5 根文件系统优化方案	56-58
5.5 嵌入式图形系统MiniGUI 分析与移植	58-66
5.5.1 常用的嵌入式LinuxGUI	59-60
5.5.2 MiniGUI 简介	60-61
5.5.3 MiniGUI 开发环境编译与移植	61-66
5.5.4 MiniGUI 运行环境在目标板上的移植	66
5.6 I2C 总线上多主通信流程分析	66-69
5.7 功能测试	69-71
5.8 本章小结	71-72
6 总结与展望	72-74
6.1 课题总结	72-73
6.2 课题展望	73-74
致谢	74-75
参考文献	75-77
附录:研究生期间发表论文情况	77

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.364668



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