基于arm%2bfpga的工业ct控制系统研究与设计

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1、ResearchandDesignofIndustrialComputerizedTomographyControlSystemBasedonARMandFPGAAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyHuangJiansongSupervisor:As.Prof.ChengSenlinMajor:MeasurementTechniqueandAutomaticEquipmentCol

2、legeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2008重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着工业CT技术的发展，工业CT的应用领域越来越广泛，它在一些新兴应用领域正发挥着越来越重要的作用，同时，新兴应用领域对工业CT系统提出了更高的要求，即要求工业CT的精度更高、效率更高、尺寸更小、成本更低、移动更方便、升级更容易等。这就需要突破现有工业CT各子系统的实现方式，进行全面的再设计。而作为工业CT三大关键技术之一的控制系统，其性能将直接影响工业CT系统的性能。本文提出了一种基于ARM嵌入式处理器

3、、现场可编程门阵列FPGA和嵌入式Linux操作系统的工业CT嵌入式控制方案。将ARM作为应用管理处理器，负责系统故障诊断、数据传输、命令扫描、立即指令的执行等，根据工业CT运动控制特性定制的运动控制器FPGA，接收ARM的命令并解释执行，通过驱动器去实现具体的运动过程。围绕这一方案，论文分析并设计了工业CT嵌入式控制系统的ARM子系统、FPGA子系统和包含串口及网口等外围接口的电路。在QuartusII集成开发环境下对FPGA进行了设计，并讨论了运动控制器中几个关键模块的实现方法。完成了硬件平台设计之后，论文讨论了嵌入式设计的交叉开发模式及嵌入式交叉开发环

4、境的建立方法，分析了Bootloader的启动流程，并选取ppcboot作为Bootloader，针对目标硬件平台对启动代码作了修改和移植。论文随后讨论了嵌入式Linux操作系统的启动流程，并结合目标平台对Linux操作系统进行了配置和移植，创建了基于ramdisk的根文件系统和JFFS2文件系统。接下来，论文重点讨论了字符型设备的驱动程序框架及运动控制器EP1C6的驱动程序的实现过程，分析了工业CT控制程序的结构和执行流程，并对工业CT控制系统的几个模块作了较详细的分析说明。论文的最后，讨论了电路设计中需要注意的几个问题，对设计的嵌入式控制系统包括硬件、软

5、件和Linux内核进行了调试，并对工业CT嵌入式控制系统的功能和性能进行了全面的测试。关键词：工业CT，伺服控制，ARM，FPGA，LinuxI重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofindustrialCTtechnology,industrialCTapplicationsbecomewider,andinsomeemergingapplicationsareplayinganincreasinglyimportantroleatthesametime,newapplicationsforindustrialC

6、Tsystemhasputforwardhigherrequirements,whichwouldrequiretheIndustrialCThigheraccuracy,higherefficiency,smallersize,lowercost,mobilemoreconvenient,moreeasilyupgraded.ThisrequiresabreakthroughinthecurrentindustrialCTsubsystemswaytoachievethis,acomprehensivere-engineering.Asindustrial

7、CToneofthethreekeytechnicalcontrolsystem,theperformancewilldirectlyaffecttheperformanceofindustrialCTsystem.ThispaperpresentsaARM-basedembeddedprocessors,fieldprogrammablegatearraysFPGAembeddedLinuxoperatingsystemandtheindustrialCTembeddedcontrolprogramme.TheARMprocessorasapplicati

8、onmanagement,responsiblefo