專利名稱：一種基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及遠(yuǎn)程電機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著自動(dòng)化系統(tǒng)的快速普及，這些控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地控制設(shè)備狀態(tài)，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行提供了有效地保障手段。但由于大多數(shù)的工業(yè)控制系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)控制模式，生產(chǎn)的管理者無法隨時(shí)隨地遙控設(shè)備運(yùn)行。電機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)是集控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問、控制以及數(shù)據(jù)通信等綜合性的功能。由于這項(xiàng)技術(shù)使得信息網(wǎng)絡(luò)直接嵌入了傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)中，符合工業(yè)設(shè)備分散化的趨勢(shì)，所以在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)?；趀Cos和Web服務(wù)器遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)控制具有傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制所不具備的各種要求，其主要的特點(diǎn)如下實(shí)時(shí)性、安全性、可擴(kuò)展性。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，上位機(jī)控制的方式主要是以RS232、RS485等串口進(jìn)行通信，但控制距離較短。此外，還有一些方案結(jié)合GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、應(yīng)用普遍、延時(shí)短和可靠性高等特點(diǎn)，通過短信息方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。但這些方案需要對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行重新開發(fā)，成本略高。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種是集網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)于一體的電機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問、控制以及數(shù)據(jù)通信等綜合性的功能，目的是提高控制距離，降低開發(fā)成本和設(shè)備復(fù)雜度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，所以本實(shí)用新型提出一種基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用eCos操作系統(tǒng)和Cortex-M3核處理器STM32F103系列芯片來構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，外部存儲(chǔ)器模塊采用SRAM。本實(shí)用新型通過移植eCos操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了串口、GPI0、以太網(wǎng)控制器、外部SRAM和步進(jìn)電機(jī)等驅(qū)動(dòng)開發(fā)。嵌入式Web服務(wù)器在生產(chǎn)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)化管理，能夠提高生產(chǎn)效率，而且其本身具有穩(wěn)定性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)。用戶可以通過嵌入式TCP/IP協(xié)議棧LwIP和Web服務(wù)器對(duì)遠(yuǎn)程控制步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行運(yùn)行、角度調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速控制等操作，最終實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備控制距離較長、實(shí)時(shí)性更好、硬件實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單、總體開發(fā)成本相對(duì)較低等特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)。圖3為本實(shí)用新型的系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 eCos操作系統(tǒng)下通過Web服務(wù)器遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置頁面。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型具體技術(shù)方案具體實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合具體實(shí)施進(jìn)行闡釋。系統(tǒng)總體框架如圖1所示，基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)能現(xiàn)場(chǎng)控制步進(jìn)電機(jī)，并且用戶可通過瀏覽器訪問控制系統(tǒng)，獲取頁面信息和發(fā)送控制指令。圍繞以上功能需求，進(jìn)行了遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)硬件和軟件總體設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)結(jié)合圖2，遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)硬件包括微處理器、串口通信模塊、以太網(wǎng)豐旲塊、鍵盤接口電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和外部SRAM電路等。其中微處理器，采用ST公司的STM32F103系列芯片作為遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)的核心處理器,采用Cortex-M3內(nèi)核。串口通信模塊，對(duì)于STM32F103系列芯片而言，僅需使用MAX3232即可將TTL的串行通信信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的RS232信號(hào)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，本系統(tǒng)選用達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003AN來驅(qū)動(dòng)四相步進(jìn)電機(jī)，只要處理器輸出正確的I/o控制時(shí)序，就可以控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。以太網(wǎng)控制器模塊，通過以太網(wǎng)連接網(wǎng)絡(luò)，用戶使用瀏覽器輸入控制系統(tǒng)IP地址，即可以訪問系統(tǒng)內(nèi)置網(wǎng)頁，獲取相應(yīng)頁面信息。外部存儲(chǔ)器模塊，本系統(tǒng)采用 擴(kuò)展片外SRAM的方式增加存儲(chǔ)容量。軟件設(shè)計(jì)結(jié)合圖3，在硬件平臺(tái)之上是硬件抽象層HAL，它是操作系統(tǒng)移植的關(guān)鍵之一，為操作系統(tǒng)軟件層和設(shè)備驅(qū)動(dòng)層提供硬件平臺(tái)描述。操作系統(tǒng)可以分為兩部分，一部分為系統(tǒng)內(nèi)核，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理、任務(wù)調(diào)度、時(shí)鐘管理以及中斷管理等功能 ’另一部分為系統(tǒng)擴(kuò)展，主要向用戶提供網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等擴(kuò)展功能，這部分功能一般可根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行裁剪。在操作系統(tǒng)的上面為應(yīng)用程序?qū)?，?shí)現(xiàn)實(shí)際嵌入式系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。結(jié)合圖4，在eCos操作系統(tǒng)下通過Web服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，包括對(duì)電機(jī)開關(guān)設(shè)置和操作指令設(shè)置。電機(jī)開關(guān)設(shè)置最大長度為3，有效輸入為ON或者0FF，分別代表開始和停止。操作指令設(shè)置長度為4，有效輸入為R或者L加上三位數(shù)。如R200，表示正時(shí)鐘，200表示旋轉(zhuǎn)角度。
權(quán)利要求1.一種基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng),硬件包括微處理器、串口通信模塊、以太網(wǎng)模塊、鍵盤接口電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和外部SRAM電路等，其特征在于微處理器STM32F103系列芯片作為核心處理器，采用Cortex_M3內(nèi)核。
2.如權(quán)利要求1所述的基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于串口通信模塊使用MAX3232。
3.如權(quán)利要求1所述的基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊為ULN2003AN。
4.如權(quán)利要求1所述的基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于外部存儲(chǔ)器模塊采用SRAM。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于eCos和Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)，在完成系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了硬件電路具體設(shè)計(jì)，移植了eCos操作系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了串口、GPIO、以太網(wǎng)控制器、外部SRAM和步進(jìn)電機(jī)等驅(qū)動(dòng)開發(fā)。通過嵌入式TCP/IP協(xié)議棧LwIP和Web服務(wù)器的移植開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程電機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求。相比較而言，本實(shí)用新型由于嵌入式Web服務(wù)器在生產(chǎn)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)化管理，提高了生產(chǎn)效率，而且其本身具有穩(wěn)定性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P8/22GK202889275SQ20122036578
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者張震, 戚湧, 孫瑜, 方賡, 朱長林 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司