【摘要】：研究課題選題及研究內(nèi)容:圍繞LT-H10專用數(shù)控系統(tǒng)的SoC(系統(tǒng)級芯片)擴(kuò)展控制單元,設(shè)計實現(xiàn)一種基于FPGA芯片的So C系統(tǒng)的嵌入式實時操作系統(tǒng)。LT-H10滾齒機(jī)數(shù)控系統(tǒng)采用基于ARM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),其處理器性能、資源等比以往基于x86的系統(tǒng)受到很大的限制,所以CPU的占用率也相對較高。針對LT-H10數(shù)控系統(tǒng)存在的問題與不足,同時為了降低ARM CPU的占用率,考慮把系統(tǒng)運行的主站控制功能遷移到底板FPGA Micro Blaze軟核處理器上運行,本文提出了一種基于Micro Blaze軟核處理器的So C_rt OS嵌入式實時操作系統(tǒng)的設(shè)計方案。在對實時操作系統(tǒng)和Micro Blaze軟核處理器進(jìn)入深入學(xué)習(xí)和研究的基礎(chǔ)上,本文分別從搶占式任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、任務(wù)間同步和通信、存儲管理、中斷5個方面對So C_rt OS系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。從系統(tǒng)任務(wù)管理、中斷管理、系統(tǒng)內(nèi)存管理和系統(tǒng)外設(shè)管理四個方面著手,在Micro Blaze軟核處理器上具體實現(xiàn)So C_rt OS系統(tǒng),并完成了I/O讀寫管理在So C_rt OS系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)。在完成So C_rt OS系統(tǒng)在Micro Blaze軟核處理器上的具體實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進(jìn)行了測試,結(jié)果表明實現(xiàn)在Micro Blaze軟核處理器上的So C_rt OS系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定運行。為了驗證So C_rt OS系統(tǒng)在任務(wù)調(diào)度時的任務(wù)切換速度是否能夠滿足原有LT-H10數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求,設(shè)計了一個對比系統(tǒng):針對Micro Blaz So C_rt OS系統(tǒng)和ARM Linux系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)調(diào)度算法對任務(wù)的切換時間進(jìn)行測量和分析。實驗結(jié)果表明So C_rt OS系統(tǒng)運行在Micro Blaze上之后,不僅可以穩(wěn)定的運行,而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速的任務(wù)切換,符合數(shù)控系統(tǒng)的實時性要求,可以滿足LT-H10滾齒機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用需要。
[Abstract]:Research topics and research contents: SoC (System-Level Chip) extended control unit around LT-H10 dedicated NC system, A kind of embedded real-time operating system of So C system based on FPGA chip is designed and implemented. The CNC system of LT-H10 hobbing machine adopts the system structure based on ARM. Its processor performance, resource and so on are more limited than those based on x86. So the occupancy rate of CPU is relatively high. In view of the problems and shortcomings of LT-H10 numerical control system, in order to reduce the occupancy rate of ARM CPU, the master station control function of the system is transferred to the bottom board FPGA Micro Blaze soft core processor to run. This paper presents a design scheme of So C_rt OS embedded real-time operating system based on Micro Blaze soft core processor. On the basis of in-depth study and research on real-time operating system and Micro Blaze soft core processor, this paper respectively from preemptive task scheduling, task management, task synchronization and communication, storage management, The So C_rt OS system is designed in detail in 5 aspects of interrupt. From four aspects of system task management, interrupt management, system memory management and system peripheral management, So C_rt OS system is implemented on Micro Blaze soft core processor. The realization of I / O read-write management in So C_rt OS system is also completed. On the basis of the implementation of So C_rt OS system on Micro Blaze soft core processor, the system is tested. The results show that the So C_rt OS system implemented on Micro Blaze soft core processor can run normally and stably. In order to verify whether the task switching speed of So C_rt OS system in task scheduling can meet the application requirements of the original LT-H10 CNC system, A comparative system is designed: task scheduling algorithm is designed for Micro Blaz So C_rt OS system and ARM Linux system to measure and analyze the task switching time. The experimental results show that the So C_rt OS system can not only run stably, but also realize fast task switching after running on Micro Blaze, which meets the real-time requirements of CNC system. It can meet the application needs of LT-H10 gear hobbing machine control system.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院沈陽計算技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP316.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2415047