基于ARM的仿生康复手嵌入式系统的硬件设计

摘要

作者深入研究国内外嵌入式系统的发展现状,依据嵌入式系统的工程设计方法,比较各种嵌入式微处理器的性能,围绕嵌入式微处理器选择合适的嵌入式操作系统,以仿生康复手的设计指标为依据,设计满足仿生康复手功能需求的的嵌入式硬件系统.整个硬件系统,基于SPI总线构建SPI网络,以S3C2410嵌入式微处理器为主设备,AD转换器和基于FPGA的SPI接口的电机控制器为从设备,实现对仿生康复手上22路模拟信号的采集以及8个无刷直流电机的控制.并且以S3C2410为核心,设计必要的接口电路,为系统配置丰富的功能模块,包括以太网口,主USB口,SD卡接口,串口,TFT LCD和触摸屏.最后,搭建此嵌入式硬件系统的实验系统,验证电机控制器和整个嵌入式硬件系统的可行性和可靠性.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2嵌入式系统概述

1.2.1嵌入式系统的定义

1.2.2嵌入式系统的特点

1.2.3嵌入式系统体系结构

1.2.4嵌入式系统的应用

1.2.5嵌入式系统的发展概况

1.2.6嵌入式系统的发展趋势

1.3电机控制器的发展

1.4课题主要研究内容

第2章仿生康复手嵌入式硬件系统的设计

2.1嵌入式系统的工程设计方法

2.1.1分析阶段

2.1.2设计阶段

2.1.3实现阶段

2.2仿生康复手嵌入式系统的设计

2.2.1仿生康复手嵌入式系统功能需求

2.2.2需求分析

2.2.3系统功能定义

2.2.4基于S3C2410的嵌入式硬件系统的设计

2.3本章小结

第3章基于S3C2410 的嵌入式硬件系统的实现

3.1电源系统

3.2最小系统的构成

3.2.1最小系统的存储器配置

3.2.2最小系统的实现

3.3各功能模块的实现

3.3.1 10/100M以太网接口

3.3.2 LCD和触摸屏的实现

3.3.3按键接口

3.3.4 SD卡

3.3.5 USB Host

3.3.6串口

3.3.7数据采集模块

3.3.8电机控制模块

3.3.9系统资源分配

3.4硬件系统外观

3.5本章小结

第4章基于FPGA的电机控制器的实现

4.1 FPGA芯片及配置电路

4.1.1 FPGA芯片的特点

4.1.2 FPGA器件的配置

4.2 FPGA设计的完整流程

4.3基于FPGA的电机控制器的实现

4.3.1设计输入

4.3.2设计实现

4.3.3时序仿真

4.4电机控制器驱动程序的实现

4.4.1 Linux设备驱动的系统调用

4.4.2电机控制器驱动程序的实现

4.5本章小结

第5章仿生康复手嵌入式硬件系统实验

5.1仿生康复手嵌入式系统实验系统

5.2实验及实验结果

5.2.1电机控制器实验及实验结果

5.2.2仿生康复手嵌入式系统实验

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢