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基于嵌入式平台的目标跟踪控制系统

作　者: 常放
导　师: 钟洪声
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 目标跟踪控制嵌入式系统 WinCE GPS 步进电机
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目标跟踪是遥测遥控领域一个重要的课题,目前广泛地应用于军事、民用等领域;而嵌入式技术更是当前一大研究热点,嵌入式系统已广泛渗透到自动控制、数码产品、通信系统等诸多领域。因此,将嵌入式技术运用于目标跟踪控制自然而然地成为了一种趋势。本文正是在这样一种趋势下,详细论述了一个简单的基于嵌入式平台的目标跟踪控制系统,并实现了其关键的模组。本文介绍的目标跟踪控制系统,以Intel PXA270微处理器和WinCE嵌入式操作系统作为嵌入式平台,以GPS模块获取目标位置信息,以步进电机作为系统执行机构,从而带动天线对准目标,实现观测站与目标的通信,起到调度控制的作用。文章在参考大量文献资料的基础上,确定了系统的基本组件,并对这些组件进行了选择,确定了系统的总体方案。在此基础上进一步展开,详细叙述了整个系统的软硬件实现,主要包括:(1)硬件电路的设计和实现。以PXA270微处理器为基础,完成了各种存储电路、时钟电路、接口电路等;将GPS模块嵌入到硬件平台,通过串口实现了其与嵌入式平台的通信;实现了嵌入式平台控制的步进电机驱动电路。(2)WinCE嵌入式操作系统相关内容。介绍了WinCE嵌入式操作系统的特点;定制了适合系统要求的操作系统镜像;详细论述了WinCE操作系统移植的关键技术,并实现了其在系统硬件平台上的移植过程,包括WinCE下步进电机流接口驱动程序的开发等。(3)应用程序的开发。在WinCE平台下,编写了目标GPS位置信息获取的代码;分析了对步进电机的控制策略,并相应的进行了软件部分的设计。(4)对关键模块和部件进行了测试和验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究的现状及意义  9-11
  1.2 课题背景  11
  1.3 主要研究工作及论文结构  11-13
第二章系统部件选择及总体方案  13-27
  2.1 嵌入式微处理器的选择  13-15
    2.1.1 PXA270 处理器  13
    2.1.2 PXA270 的结构及特点  13-15
  2.2 嵌入式操作系统的选择  15-18
    2.2.1 嵌入式操作系统概述  15-16
    2.2.2 WinCE 嵌入式操作系统  16-18
      2.2.2.1 WinCE 的功能特点  17
      2.2.2.2 WinCE 的实时性  17-18
      2.2.2.3 WinCE 开发工具  18
    2.2.3 选择WinCE 的理由  18
  2.3 目标位置信息的获取  18-23
    2.3.1 全球定位系统  19-20
    2.3.2 GPS 定位原理  20-21
    2.3.3 GPS 模块输出信号  21-22
    2.3.4 方位角和俯仰角的计算  22-23
  2.4 执行机构的选择  23-25
  2.5 位置检测反馈元件  25
  2.6 系统总体设计方案  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章系统硬件设计  27-39
  3.1 系统核心板  28-33
    3.1.1 Flash 接口  28-29
    3.1.2 SDRAM 接口  29
    3.1.3 电源管理  29-31
    3.1.4 时钟和复位电路  31-32
    3.1.5 以太网控制器  32-33
  3.2 系统扩展板  33-37
    3.2.1 LCD 液晶屏接口  33-34
    3.2.2 JTAG 接口电路  34-35
    3.2.3 音频及触摸屏电路  35
    3.2.4 以太网接口  35-36
    3.2.5 UART 串口  36-37
    3.2.6 USB 接口  37
    3.2.7 GPS 模块  37
  3.3 步进电机驱动单元  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 WinCE 操作系统的定制与移植  39-54
  4.1 WinCE 操作系统的定制  39-40
  4.2 BSP 的开发与移植  40-53
    4.2.1 bootloader 的开发  41-44
      4.2.1.1 bootloader 的功能和构成  41-42
      4.2.1.2 bootloader 的实现  42-44
    4.2.2 OAL 的开发  44-49
      4.2.2.1 OAL 的功能  44-45
      4.2.2.2 OAL 的启动流程  45-46
      4.2.2.3 OAL 的实现  46-49
    4.2.3 驱动程序的开发  49-53
      4.2.3.1 WinCE 驱动模型  49-51
      4.2.3.2 步进电机流接口驱动  51-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章应用程序开发  54-62
  5.1 应用程序总体设计  54-55
  5.2 加减速子程序的设计  55-56
  5.3 GPS 位置信息的获取  56-58
  5.4 步进电机的控制  58-61
    5.4.1 步进电机的使能和正反转控制  58-59
    5.4.2 步进电机的加减速控制  59-61
  5.5 本章小结  61-62
第六章系统调试与测试  62-68
  6.1 硬件关键模块的调试  62-63
  6.2 WinCE 操作系统镜像的下载与启动  63-64
  6.3 步进电机驱动加载的测试  64-65
  6.4 GPS 模块的测试  65-66
  6.5 步进电机加速算法的仿真  66-67
  6.6 本章小结  67-68
第七章总结  68-70
  7.1 全文总结  68
  7.2 下一步工作的建议  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
作者攻硕期间所取得的成果  73
附录 1 嵌入式硬件平台实物图  73-74

基于嵌入式平台的目标跟踪控制系统

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