基于Windows的開放結構控制平臺及應用研究.pdf

1、山東大學博士學位論文基于Windows的開放結構控制平臺及應用研究姓名：武洪恩申請學位級別：博士專業(yè)：機械制造及其自動化指導教師：張承瑞20070331山東大學博士學位論文內(nèi)核開放的目的。給出了CNC內(nèi)核訪問組件接口的IDL(InterfaceDefinitionLanguage)語言定義。WOAP平臺達到了開放體系結構控制系統(tǒng)內(nèi)核層次的開放?，F(xiàn)場總線的應用使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)體系結構發(fā)生了重大的變革，同時為開放結構控制平臺的在較大范圍內(nèi)選

2、擇和配置硬件提供了一個有效的渠道。參考目前市場上典型的運動控制現(xiàn)場總線SERCOS，以及國家標準《控制與驅(qū)動裝置間實時串行通信數(shù)據(jù)鏈路》，對王恒提出的SCOM(serialCOmmunicationBusinMotioncontr01)現(xiàn)場總線進行了更新，實現(xiàn)了適合于Windows平臺應用的新的運動控制現(xiàn)場總線——實時串行通訊總線RTSB(RealTimeSerialcommunicationBus)。給出了網(wǎng)絡的廣播型拓撲結構，建立了

3、現(xiàn)場總線的互連參考模型，采用異步串行通訊的物理層協(xié)議j參考OSI標準協(xié)議中的高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC協(xié)議的幀結構制定了RTSB的報文結構及內(nèi)容。給出了現(xiàn)場總線訪問子層中的總線通訊時序、同步機制、錯誤處理、系統(tǒng)初始化過程。給出了RTSB主控卡的電氣原理圖，用戶接口層API以及Windows平臺驅(qū)動程序結構。提出一種全新的總線設備枚舉方法，便于系統(tǒng)為總線設備動態(tài)分配網(wǎng)絡地址，避免了由于適配卡使用固定地址帶來的系統(tǒng)管理弊端。RTSB不但解決了

4、傳統(tǒng)控制器結構中的問題并為實現(xiàn)下一代數(shù)字驅(qū)動器接口提供了途徑，而且解決了非實時操作系統(tǒng)下的實時控制問題，同時也可以消除實時操作系統(tǒng)定時基準抖動引起的控制系統(tǒng)時間的漂移，為實現(xiàn)控制系統(tǒng)的高速、高精度性能奠定了基礎。對Windows操作系統(tǒng)的微內(nèi)核結構的體系結構分析知道，Windows將中斷處理過程分做兩步進行。就像在高性能實時操作系統(tǒng)中一樣，在直接中斷處理那一步中的各個中斷服務程序ISR(LntorruptServiceRoutine)都

5、很短，Windows的中斷延遲與實時操作系統(tǒng)的中斷延遲差不多。Windows是一個優(yōu)秀的通用操作系統(tǒng)平臺，但由于它在中斷處理、線程調(diào)度、虛存系統(tǒng)等各方面充分考慮了弱實時應用的需求，具有延遲過程調(diào)用DPC、內(nèi)核完全可被搶先等機制，能夠提供非常高的系統(tǒng)吞吐率和很低中斷響應延遲，其內(nèi)核硬件中斷延遲與實時操作系統(tǒng)的中斷延遲差不多，因而可以通過對系統(tǒng)進行擴展，提高系統(tǒng)的實時處理能力。采用運行于內(nèi)核態(tài)的設備驅(qū)動程序?qū)ο到y(tǒng)進行實時擴展，可以滿足系統(tǒng)中