基于Cortex-M3的字符型人机界面的设计与实现

摘要

人机界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口,在工业自动化系统中不可缺少。随着人机界面市场的不断壮大,人机界面的功能和性能也不断得到改善。本文设计了一种基于Cortex-M3的字符型工业人机界面产品,该产品已得到市场的认可。
　　本文分析了人机界面的系统体系结构,包括其整体框架、功能需求和技术指标,在此基础上以模块化的思想设计了硬件平台,分析了平台中的主要硬件模块,包括电源模块、MCU模块、串口收发模块、人机交互模块的硬件设计方法,并给出了相应的电路设计图。利用硬件环境,根据人机界面的功能需求,对人机界面的运行环境框架进行分析,明确运行环境的总体框架、任务管理、数据结构和软件架构,在此基础上按照功能划分模块,分别设计了组态配置下载模块、与设备通信模块和人机交互模块的底层驱动、接口和应用程序,并编程进行了实现。对人机界面的关键技术之一通信协议可重构进行详细阐述,说明了协议可重构的必要性以及如何实现的。
　　最后对字符型人机界面进行系统地测试,给出了测试结果和分析。通过结果可知,人机界面系统的硬件设计良好可靠、软件设计实时稳定,满足所需功能,同时系统性能满足工业现场要求。本文在最后对全文的工作进行了总结,展望了字符型人机界面在工业自动化领域的发展和应用前景。

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1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构及研究内容

2 基于Cortex-M3的人机界面系统体系结构及硬件设计

2.1 字符型人机界面系统体系结构

2.2 字符型人机界面硬件平台设计

3 基于Cortex-M3的人机界面运行环境设计与实现

3.1 运行环境框架设计

3.2 组态配置下载模块设计

3.3 设备通信模块设计

3.4 人机交互模块设计

4 通信协议可重构设计

4.1 协议可重构的必要性

4.2 协议可重构的实现

5 人机界面系统测试

5.1 测试方案

5.2 软硬件测试结果及分析

5.3 系统性能测试结果及分析

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1（攻读学位期间发表的论文）