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机器人控制系统中基于嵌入式的USB接口无线网卡驱动开发

作　者: 张泽天
导　师: 魏世民
学　校: 北京邮电大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 陀螺仪 嵌入式系统 Linux USB 无线网卡
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题需要通过嵌入式系统中的无线网卡传输陀螺仪所采集到信号来实时控制自行车机器人的转角以及倾角来控制它的平衡。无线网卡是终端无线网络的设备,是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终端设备。同时需要把采集进来的数据通过USB接口传输出来存储,以便后续仿真研究之用。所以本课题分为两个部分,一是基于嵌入式的USB存储驱动的开发,二是嵌入式USB接口无线网卡的驱动开发。由于Linux操作系统免费提供了全部操作系统的源代码以及详细的说明文件,故本课题选择它作为本次项目的嵌入式操作系统,并在此基础上成功地搭建了包括Linux和ARM板在内的软硬件开发环境。同时USB接口技术和无线网络传输的应用越来越广,嵌入式技术也已成为应用研究的热点,基于嵌入式平台开发的产品也越来越多。本文对以上两个方面的开发和研究都给予了详细的分析和说明。说明了USB接口和无线网卡的工作原理,也分析了开发过程中所遇到的问题和解决方法。从而更加深入的理解了基于嵌入式Linux系统下的USB驱动开发和无线网卡驱动开发。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-12
    1.1.1 嵌入式系统特征和优点  9-10
    1.1.2 嵌入式技术的目前状况与发展情况  10-11
    1.1.3 嵌入式ARM芯片处理器简介  11
    1.1.4 嵌入式Linux系统下的网络配置  11-12
  1.2 本章小结  12-13
第二章 Linux操作系统下的设备驱动程序  13-21
  2.1 Linux系统设备驱动程序概述  13-14
    2.1.1 Linux设备文件  13
    2.1.2 Linux硬件驱动架构  13-14
    2.1.3 Linux设备驱动程序分类  14
  2.2 编写网卡驱动程序的基本概念  14-15
    2.2.1 发送和接收  14-15
    2.2.2 中断  15
    2.2.3 时钟  15
  2.3 Linux系统网络设备驱动程序  15-17
    2.3.1 网络驱动程序的结构  16
    2.3.2 模块和非模块的驱动程序  16-17
  2.4 编写Linux网络驱动程序中需要注意的问题  17-19
    2.4.1 中断共享  17
    2.4.2 硬件发送忙时的处理  17-18
    2.4.3 流量控制  18-19
  2.5 本章小结  19-21
第三章 嵌入式USB系统介绍  21-31
  3.1 背景资料  21-22
  3.2 国内外现状  22
  3.3 USB协议与规范  22-23
    3.3.1 USB的发展过程  23
  3.4 USB2.0体系结构  23-25
    3.4.1 USB主机控制器/根集线器(Host controller/Root hub)  23-24
    3.4.2 USB集线器  24
    3.4.3 USB设备(USB devices)  24-25
  3.5 USB总线协议  25-26
  3.6 USB的数据流模型  26-29
    3.6.1 USB总线拓扑  26-28
    3.6.2 USB通信流  28-29
    3.6.3 USB传输管理  29
  3.7 本章小结  29-31
第四章 USB接口无线网卡驱动开发过程介绍  31-59
  4.1 嵌入式网络系统  31-32
  4.2 开发环境  32-52
    4.2.1 硬件开发环境  33-35
    4.2.2 软件开发环境  35-37
    4.2.3 建立交叉编译环境  37-38
    4.2.4 内核移植和编译  38-41
    4.2.5 文件系统  41-43
    4.2.6 Bootloader  43-45
    4.2.7 Linux设备驱动程序的开发  45-52
  4.3 USB接口无线网卡驱动程序设计  52-58
    4.3.1 Linux网络驱动程序结构  53
    4.3.2 无线网卡设备驱动程序设计  53-57
    4.3.3 驱动程序出现的问题及其解决方法  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章 自行车机器平衡控制的数据传输  59-73
  5.1 机器人的硬件结构  60-67
    5.1.1 步进电机  61-66
    5.1.2 MTI传感器  66-67
  5.2 无线网卡传输应用  67-71
    5.2.1 MTI陀螺仪传感器传送格式  68-70
    5.2.2 无线网卡和USB存储设备的数据传输和可视化  70-71
  5.3 本章小结  71-73
第六章 总结与展望  73-75
  6.1 论文研究的成果与创新点  73
  6.2 后继工作展望  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
攻读学位期间发表的学术论文目录  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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