基于ARM+μC-OS-Ⅱ的水下滑翔機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、水下滑翔機(jī)是一種在海洋中作滑翔運(yùn)動并在運(yùn)動過程中采集觀測和存儲海洋環(huán)境信息的新型觀測平臺。為了開發(fā)出適用于水下滑翔機(jī)系統(tǒng)的控制軟件,本文以自行研制的水下滑翔機(jī)為平臺,在深入分析水下滑翔機(jī)控制系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出以ARM控制器和μC/OS-II實(shí)時操作系統(tǒng)為開發(fā)環(huán)境、C語言為開發(fā)語言的嵌入式軟件的設(shè)計(jì)方案。
　　分析水下滑翔機(jī)系統(tǒng)的控制原理,提出控制軟件功能和性能的需求。根據(jù)需求和現(xiàn)有的技術(shù)和平臺,選定采用ARM+μC/OS-II

2、嵌入式系統(tǒng)控制方案,并搭建控制系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境。通過可行性分析得出這個方案易于開發(fā)執(zhí)行且能以高實(shí)時性可靠地實(shí)現(xiàn)水下滑翔機(jī)的智能功能。根據(jù)水下滑翔機(jī)的功能,制定本文軟件設(shè)計(jì)的原則,提出了適用于本系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。介紹任務(wù)功能函數(shù)的劃分及其關(guān)聯(lián),最后給出控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。
　　進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的討論,闡明本設(shè)計(jì)的開發(fā)流程及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。介紹了本文采用的μC/OS-II操作系統(tǒng)和ARM控制器,然后講解了μC/OS-II操作系統(tǒng)在ARM

3、控制器上的移植過程。
　　開展水下滑翔機(jī)控制系統(tǒng)軟件詳細(xì)設(shè)計(jì),這部分是本文軟件開發(fā)的重點(diǎn)。首先給出了控制軟件整體流程圖,分析上層應(yīng)用程序的任務(wù)函數(shù)調(diào)度及其之間的數(shù)據(jù)消息關(guān)聯(lián)。其次介紹控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì),包括啟動程序、航行控制子系統(tǒng)、運(yùn)動控制子系統(tǒng)、采集存儲子系統(tǒng)和應(yīng)急控制子系統(tǒng)。最后完成了應(yīng)用程序和驅(qū)動程序的代碼編寫。
　　提出低功耗的設(shè)計(jì)方案。分析水下滑翔機(jī)控制系統(tǒng)的功耗組成,提出一種基于μC/OS-II和ARM控

4、制器特點(diǎn)的低功耗設(shè)計(jì)方案。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度空閑任務(wù)時,關(guān)閉外設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器,讓ARM控制器工作在睡眠模式等待串口中斷或定時器中斷的喚醒。這種低功耗方案可有效降低系統(tǒng)功耗。最后給出了適用于這種方案的低功耗效率的評估。
　　最后通過控制軟件的集成測試,本文設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)滿足在多任務(wù)的支持、穩(wěn)定性、大容量存儲和低功耗效率等方面的需求;通過湖試,全面驗(yàn)證本方案對水下滑翔機(jī)實(shí)現(xiàn)各基本功能的控制情況及其性能指標(biāo)。試驗(yàn)表明本方案工作良好,達(dá)到了預(yù)