基于ARM+μC-OS-Ⅱ的水下滑翔機控制軟件設計與實現(xiàn).pdf

1、水下滑翔機是一種在海洋中作滑翔運動并在運動過程中采集觀測和存儲海洋環(huán)境信息的新型觀測平臺。為了開發(fā)出適用于水下滑翔機系統(tǒng)的控制軟件,本文以自行研制的水下滑翔機為平臺,在深入分析水下滑翔機控制系統(tǒng)特點的基礎上,提出以ARM控制器和μC/OS-II實時操作系統(tǒng)為開發(fā)環(huán)境、C語言為開發(fā)語言的嵌入式軟件的設計方案。
　　分析水下滑翔機系統(tǒng)的控制原理,提出控制軟件功能和性能的需求。根據(jù)需求和現(xiàn)有的技術和平臺,選定采用ARM+μC/OS-II

2、嵌入式系統(tǒng)控制方案,并搭建控制系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境。通過可行性分析得出這個方案易于開發(fā)執(zhí)行且能以高實時性可靠地實現(xiàn)水下滑翔機的智能功能。根據(jù)水下滑翔機的功能,制定本文軟件設計的原則,提出了適用于本系統(tǒng)的架構設計。介紹任務功能函數(shù)的劃分及其關聯(lián),最后給出控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。
　　進行嵌入式系統(tǒng)設計方法的討論,闡明本設計的開發(fā)流程及關鍵節(jié)點。介紹了本文采用的μC/OS-II操作系統(tǒng)和ARM控制器,然后講解了μC/OS-II操作系統(tǒng)在ARM

3、控制器上的移植過程。
　　開展水下滑翔機控制系統(tǒng)軟件詳細設計,這部分是本文軟件開發(fā)的重點。首先給出了控制軟件整體流程圖,分析上層應用程序的任務函數(shù)調度及其之間的數(shù)據(jù)消息關聯(lián)。其次介紹控制系統(tǒng)應用軟件的詳細設計,包括啟動程序、航行控制子系統(tǒng)、運動控制子系統(tǒng)、采集存儲子系統(tǒng)和應急控制子系統(tǒng)。最后完成了應用程序和驅動程序的代碼編寫。
　　提出低功耗的設計方案。分析水下滑翔機控制系統(tǒng)的功耗組成,提出一種基于μC/OS-II和ARM控

4、制器特點的低功耗設計方案。當系統(tǒng)調度空閑任務時,關閉外設執(zhí)行機構及傳感器,讓ARM控制器工作在睡眠模式等待串口中斷或定時器中斷的喚醒。這種低功耗方案可有效降低系統(tǒng)功耗。最后給出了適用于這種方案的低功耗效率的評估。
　　最后通過控制軟件的集成測試,本文設計的性能指標滿足在多任務的支持、穩(wěn)定性、大容量存儲和低功耗效率等方面的需求;通過湖試,全面驗證本方案對水下滑翔機實現(xiàn)各基本功能的控制情況及其性能指標。試驗表明本方案工作良好,達到了預