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【SoCVista】ARM TrustZone Technology

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嵌入式-ARM寄存器基本概念.

嵌入式-ARM寄存器基本概念 嵌入式-ARM寄存器基本概念 类别:嵌入式系统 无论是学习哪一种处理器,首先需要明确的就是这种处理器的寄 存器以及工作模式。ARM有37个寄存器,其中31个通用寄存器,6个状 态寄存器。这里尤其要注意区别的是ARM自身寄存器和它的一些外设的寄存器的区别。ARM自身是统一架构的,也就意味着37个寄存器无论在哪 个公司的芯片里面都会出现。但是各家公司会对ARM进行外设的扩展,所以就 出现了好多外设寄存器,一定要与这37个寄存器区别开来!!!1、备份寄存器(R8-R14)对于R8-R12来说,除在快速中断模式下,每个模式对 应相同物理寄存器,所以在FIQ模式下可不必保护和恢复中断现场。对于R13-R14来说,每个寄存器对应6个不同的物理寄存器,其中一个是用户模式 和系统模式共用的。寄存器R13常用做栈指针SP,除用户和系统模式 外,其他模式在使用时的名字构成为R13_。寄存器R14又被称 2、不分组寄存器(R0-R7)不分组也就是说说,在所有的处理器模式下指的都时同一物理寄存器。在异常中断造成处理器模式切换时,由于不同的处理 器模式使用一个名字相同的物理寄存器,就是使用的同一个寄存器,这样可能 造成寄存器中数据被破坏,所以在进行模式切换时必须加以保护。为连接寄存器(LR),除用户和系统模式外,其他模式在使用时的名字构成为 R14_。有下面两种特殊用途:A、每个处理器模式自己的物理R14中存放在当前子程序的返回地址。当通过BL或BLX指令调用子程序时, R14被设置成该子程序的返回地址。B、当异常中断发生时,该异常模式 下的R14被设置成保存该模式基于PC的返回地址,对于有些异常模式,R14的值有可能与将返回的地址有个常数的偏移量,不同模式偏移量还有所不同(在ARM 的异常处理里有详细介绍)。3、程序计数器R15 对于用户来说,尽量避免使用STR/STM指令来保存R15的值。当成功向R15写入一个地址 数值时,程序将跳转到该地址执行。在ARM状态下指令总是字对齐的,所以PC的PC[1:0]位恒为零,在想PC写入地址时一定要注意将PC[1:0]设为零。ARM采用的是3级流水线结构,所以PC指向的是当前执行指令的下 两条指令,PC-8为当前指令地址。4、程序状态寄存器CPSR(当前程序状态寄存器)可以在任何处理器模式下被访问。同时除了用户和系统模式以外,每中处理器模式下都有一个专用的物理状态寄存器,称为 SPSR(备份程序状态寄存器)。当特定的异常中断发生时,这个寄存器用于存放当前程序状态 寄存器的内容。当在用户模式和系统模式中访问SPSR,将会产生不可预知的结果。CPSR和SPSR的格式相同,如下:0:M0 1:M1 2:M2 3:M3 4:M4 5:T(=1 Thumb执行) 6:F(=1是禁止) 7: I(=1是禁止) 注意:M0~M4并不是所有的组合都定义了有效的处理模式,如 果错误设置,将会引起无法预料的错误。27:Q 在ARM V5的E系列处理器中,CPSR的bit[27]称为q标识位,主要用于指示增强的dsp指令是否发生了

机器人控制系统组成、分类及要求

机器人控制系统 一、工业机器人控制系统应具有的特点 工业机器人控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项。其中有些项目的控制是非常复杂的,这就决定了工业机器人的控制系统应具有以下特点: (1)工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系,因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位姿,就必须在不同的坐标系中描述它们,并且随着基准坐标系的不同而要做适当的坐标变换,同时要经常求解运动学和动力学问题。 (2)描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着工业机器人的运动及环境而改变。又因为工业机器人往往具有多个自由度,所以引起其运动变化的变量不止个,而且各个变量之间般都存在耦合问题。这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统,而且是一个多变量系统。 (3)对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到,因而工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。 二、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ?记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ?示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ?与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。?坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ?人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ?传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ?位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。?故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障

研华ARK-3420适用于信息管理的酷睿双核嵌入式工控机

研华ARK-3420适用于信息管理的酷睿双核嵌入式工控 机 作为全球产业计算机(IPC)与自动化设备领导厂商的研华公司近期新推 出了一款酷睿双核嵌入式工控机产品– ARK-3420。研华嵌入式工控机ARK-3420 支持Intel® Core™2 Duo 处理器并且拥有内置Intel® GME965 芯片组。此外,它还具有功能强大的处理器和显示性能,支持 PCI/PCIe 扩展和双SATA HDD,因此ARK-3420 能够满足各种不同应用,包括 灵活的扩展性能 ARK-3420 提供了5 种扩展插槽选择:1) 2 PCIs;2) 2 PCIe x1;3) 2 PCIe x4;4) 1 PCI + 1 PCIe x1;5) 1 PCI + 1 PCIe x4。其前面板上设置有6 个功能键,经过编程可实现管理、升级、联网、维护、显示和报告功能。ARK-3420 支持 宽范围DC 电源输入:9 V ~ 34 V;支持多达2 个2.5 SATA HDD,能够为用户 提供充裕的存储空间。ARK-3420 所有的电子原件都由一个坚固紧凑、密封铝 制机箱保护,为设备提供了良好的抗冲击、抗震动和防尘等特性,非常适合恶 劣环境中的各种应用任务。此外,机箱还提供了良好的EMI 保护和被动冷却无 风扇散热系统。无风扇的操作环境大大降低的操作噪音。ARK-3420 的尺寸仅 为220 mm x 102.5 mm x 200 mm (8.66 x 4.04 x 7.87),非常适合空间有限的应用环境中。ARK-3420 可以轻松地作为独立、壁挂式和台式应用,还可嵌入到其 它应用设备中。 杰出的显示特性 Intel® GME965 芯片组采用Intel® Clear Video 技术,能够提供清晰的图像和多重视觉效果。ARK-3420 提供了1 个用于双显示的DVI-I 接口、6 个USB 2.0 接口、2 个Giga LAN 端口、1 个音频接口、4 个COM 端口和2 个

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: 1、记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的 CPU 以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 10 、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信,数据传输速率高达 10Mbit/s ,可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP 通信协议,通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

《ARM嵌入式系统结构与编程》习题答案

1章绪论 1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么?如何理解?答:见教材1.1节。 2.嵌入式系统是从何时产生的,简述其发展历程。答:见教材1.1节。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些,请举出两例,并分析其特点。 答:见教材1.2.1节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC /OS-I 。 4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答:见教材1.3节的“工业控制领域”。 5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些?答:见教材1.4节的嵌入式技术的发展趋势。 2章ARM技术与ARM体系结构 1.简述ARM处理器内核调试结构原理。答:对教材1.2节的图2-1进行描述。 2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答:参考教材 2.1.2 ARM核版本命名规则说明。3.ARM处理器的工作模式有哪几种,其中哪些为特权模式,哪些为异常模式,并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。 ARM处理器共有7种工作模式: 用户模式:非特权模式,也就是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下,如果没异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如果有异常发生,处理器会自动切换工作模式FIQ模式:也称为快速中断模式,支持高速数据传输和通道处理,当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。 IRQ模式:也称为普通中断模式,:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中断处理都在IRQ 模式下进行。 SVC模式:称之为管理模式,它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式:当存取异常时将会进入这种模式,用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。 未定义指令异常模式:当执行未定义指令时会进入这种模式,主要是用来处理未定义的指令陷阱,支持硬件协处理器的软件仿真,因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。 系统模式:使用和User模式相同寄存器组的特权模式,用来运行特权级的操作系统任务。 在这7种工作模式中,除了用户模式以外,其他6种处理器模式可以称为特权模式,在这些模式下,程序可以访问所有的系统资源,也可以任意地进行处理器模式的切换。在这6种特权模式中,除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式 4.分析程序状态寄存器(PSR)各位的功能描述,并说明C、Z、N、V在什么情况下进行置位和清零。PSR的具体格式为 V—溢出标志位 对于加/减法运算指令,当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时,V=1表示符号位溢出,其他的指令通常不影响V位。 例如:两个正数(最高位为0)相加,运算结果为一个负数(最高位为1),则符号位溢出,相应V=1。

机器人控制器的现状及展望

第21卷第1期1999年1月 机器人 ROBOT V ol.21,No.1  J a n.,1999机器人控制器的现状及展望⒇ 范 永 谭 民 (中国科学院自动化研究所 北京 100080) 摘 要 机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一,它从一定程度上影响着机器人的发展.本文介绍了目前机器人控制器的现状,分析了它们各自的优点和不足,探讨了机器人控制器的发展方向和要着重解决的问题. 关键词 机器人控制器,开放式结构,模块化 1 引言 从世界上第一台遥控机械手的诞生至今已有50年了,在这短短的几年里,伴随着计算机、自动控制理论的发展和工业生产的需要及相关技术的进步,机器人的发展已经历了3代[1]: (1)可编程的示教再现型机器人;(2)基于传感器控制具有一定自主能力的机器人;(3)智能机器人.作为机器人的核心部分,机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一.它从一定程度上影响着机器人的发展.目前,由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步,使得机器人的研究在高水平上进行,同时也为机器人控制器的性能提出更高的要求. 对于不同类型的机器人,如有腿的步行机器人与关节型工业机器人,控制系统的综合方法有较大差别,控制器的设计方案也不一样.本文仅讨论工业机器人控制器问题. 2 机器人控制器类型 机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣. 从机器人控制算法的处理方式来看,可分为串行、并行两种结构类型. 2.1 串行处理结构 所谓的串行处理结构是指机器人的控制算法是由串行机来处理.对于这种类型的控制器,从计算机结构、控制方式来划分,又可分为以下几种[2]. (1)单CPU结构、集中控制方式 用一台功能较强的计算机实现全部控制功能.在早期的机器人中,如Hero-I,Robo t-I等,就采用这种结构,但控制过程中需要许多计算(如坐标变换),因此这种控制结构速度较慢. (2)二级CPU结构、主从式控制方式 一级CPU为主机,担当系统管理、机器人语言编译和人机接口功能,同时也利用它的运算能力完成坐标变换、轨迹插补,并定时地把运算结果作为关节运动的增量送到公用内存,供二级CPU读取;二级CPU完成全部关节位置数字控制.这类系统的两个C PU总线之间基本没有联系,仅通过公用内存交换数据,是一个松耦合的关系.对采用更多的CPU进一步分散 ⒇1998-09-03收稿 DOI:10.13973/https://www.sodocs.net/doc/27758512.html, k i.rob ot.1999.01.014

ARM体系的7种工作模式

ARM体系的7种工作模式 一、ARM体系的CPU有以下7种工作模式: 1、用户模式(usr):正常的程序执行状态 2、快速中断模式(fiq): 3、中断模式(irq): 4、管理模式(svc):操作系统使用的保护模式 5、系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务 6、数据访问终止模式(abt):数据或指令预取终止时进入该模式 7、未定义指令终止模式(und):未定义的指令执行时进入该模式 注解: 可以通过软件来进行模式切换,或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式;除用户模式外,其余6种工作模式都属于特权模式; 特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式; 大多数程序运行于用户模式; 进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源; 二、ARM体系的CPU有两种工作状态 1、ARM 2、THumb CPU上电处于ARM状态 三、寄存器 ARM有31个通用的32位寄存器,6个程序状态寄存器,共分为7组,有些寄存器是所有工作模式共用的,还有一些寄存器专属于每一种工作模式; R13——栈指针寄存器,用于保存堆栈指针; R14——程序连接寄存器,当执行BL子程序调用指令时,R14中得到R15的备份,而当发生中断或异常时,R14保存R15的返回值;

R15——程序计数器; 快速中断模式有7个备份寄存器R8—R14,这使得进入快速中断模式执行很大部分程序时,甚至不需要保存任何寄存器; 其它特权模式都含有两个独立的寄存器副本R13、R14,这样可以令每个模式都拥有自己的堆栈指针和连接寄存器; 四、当前程序状态寄存器(CPSR) CPSR中各位意义如下: T位:1——CPU处于Thumb状态,0——CPU处于ARM状态; I、F(中断禁止位):1——禁止中断,0——中断使能; 工作模式位:可以改变这些位,进行模式切换; 五、程序状态保存寄存器(SPSR) 当切换进入某一个特权模式时,SPSR保存前一个工作模式的CPSR值,这样,当返回前一个工作模式时,可以将SPSR的值恢复到CPSR中; 六、模式切换

《ARM嵌入式系统结构与编程》第二章课后答案

第2章ARM技术与ARM体系结构 1.简述ARM处理器内核调试结构原理 答:ARM处理器一般都带有嵌入式追踪宏单元ETM(Embedded Trace Macro),它是ARM 公司自己推出的调试工具。ARM处理器都支持基于JTAG(Joint Test Action Group 联合测试行动小组)的调试方法。它利用芯片内部的Embedded ICE来控制ARM内核操作,可完成单步调试和断点调试等操作。当CPU处理单步执行完毕或到达断点处时,就可以在宿主机端查看处理器现场数据,但是它不能在CPU运行过程中对实时数据进行仿真。 ETM解决了上述问题,能够在CPU运行过程中实时扫描处理器的现场信息,并数据送往TAP(Test Access Port)控制器。上图中分为三条扫描链(图中的粗实线),分别用来监视ARM核,ETM,嵌入式ICE的状态。 1.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。 答:ARM7 T D M I – S 中 ARM是Advanced RISC Machines的缩写 7是系列号; T:支持高密度16位的Thumb指令集; D:支持JTAG片上调试; M:支持用于长乘法操作(64位结果)ARM指令,包含快速乘法器;; I:带有嵌入式追踪宏单元ETM,用来设置断点和观察点的调试硬件; S:可综合版本,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式又可以编译成一种易于EDA工具使用的形式。 2.ARM处理器的工作模式有哪几种,其中哪些为特权模式,哪些为异常模式,并指出处 理器在什么情况下进入相应的模式。 答:ARM技术的设计者将ARM处理器在应用中可能产生的状态进行了分类,并针对同一类型的异常状态设定了一个固定的入口点,当异常产生时,程序会自动跳转到对应异常入口处进行异常服务。 ?1.用户模式:非特权模式,也就是正常程序执行的模式,大部分任务在这种模式下 执行。在用户模式下,如果没异常发生,不允许应用程序自行改变处理器的工作模式,如果有异常发生,处理器不会自动切换工作模式 ?2.FIQ模式:也称为快速中断模式,支持高速数据传输和通道处理,当一个高优先

ARM七种运行模式

s3c2440中断体系结构: 如何用中断? 1.中断发生:保存别人的状态 如何中断可以事先设置,对程序初始化,使能中断。 中断发生后,进入中断模式 2.中断处理 分辨中断源 进行不同的处理 清理工作 3.恢复别人的状态 过程:外界信号上升沿、下降沿,高电平、低电平都可以设置成信号引脚设置,再进入状态寄存器。 状态寄存器连接屏蔽寄存器 进入第二个状态寄存器,储存各种中断,可以储存多个中断 进入优先级寄存器,判断中断运行顺序 再进入屏蔽使能寄存器和模式寄存器 进入优先级寄存器 进入cpu处理 cpu的处理:进入入口地址 b handleIRQ 计算返回地址,被中断处地址 保存现场,即各寄存器状态 调用处理函数 函数运行完后恢复现场 函数的处理:分辨终端 处理中断 清除数据,即清除中断 1.中断寄存器 arm的七种模式 https://www.sodocs.net/doc/27758512.html,r 用户模式r0-r15 2.fiq 快中断模式r0-r7 专用寄存器r8-r15, 3.svc 管理模式 专用寄存器r13-r14, 4.abt 数据访问终止模式 5.sys 系统模式 6.und 未定义指令终止模式 7.irq 中断模式 几种模式的区别:

嵌入式的中断: a.不同的寄存器 b.不同的权限 c.触发条件不一样 何时使用几种模式: usr 用户模式:arm处理器正常的程序执行状态 fiq 快中断模式:高速数据传输和通道处理 svc 管理模式:操作系统使用的保护模式 abt 数据访问终止模式:数据或者指令终止时进入,用于虚拟存储或者存储保护 sys 系统模式:运行具有特权的操作系统任务 und 未定义指令终止模式:未定义的指令执行时进入该模式,用于支持硬件处理器的软件仿真. irq 中断模式:用于通用的中断处理 后六种是特权模式,用于处理中断、异常和特殊权限处理 用户模式是最常见的模式 2.中断中的异常 中断是一种异常。 当发生中断时,cpu进入中断模式 cpu进入异常入口,异常入口是硬件规定的一个地址 运行模式 ARM920T 支持7 种运行模式: ●用户(usr)):正常ARM 程序执行状态 ●快中断(fiq)):为支持数据传输或通道处理设计 ●中断(irq)):用于一般用途的中断处理 ●管理(svc)):操作系统保护模式 ●中止(abt ): 数据或指令预取中止后进入 ●系统(sys)):操作系统的特权用户模式 ●未定义(und)):执行了一个未定义指令时进入 模式的改变可由软件控制,或者由外部中断或进入异常引起。大部分应用程序都将在用户模式执行。 被称为特权模式的非用户模式,都将进入到中断服务或异常中去,或者访问受保护的资源。内部寄存器 ARM920T 总共有37 个寄存器,其中31 通用32 位寄存器和6 个状态寄存器,但不能在同一时刻对所有的寄存器可见。处理器状态和运行模式决定了哪些寄存器对程序员可见。 ARM状态时内部寄存器集在ARM 状态,16 个通用寄存器和一个状态寄存器在任意时刻都可见。 在特权(非用户)模式下,将切换到指定模式的分组(banked)寄存器。图2-3 显示了哪些寄存器在各模式下是可见的:

研华ARK-3200嵌入式工控机

研华ARK-3200嵌入式工控机 产品信息 类别:工控机 型号:ARK-3200 品牌:研华 品牌所属地区:中国 产品性能介绍 研华嵌入式工控机ARK-3202是一款具有丰富I/O功能的无风扇机箱,配有Intel? ATOM? 凌动处理器;继承ARK-3400系列的坚固机箱设计,并增加丰富的I/O接口, 包括DVI 和VGA 双显示、麦克输入、扬声器输出、双千兆位LAN、可选8-bit DIO、5个USB 2.0、板载GPS以及高达3个具有RS-422/485自动流控制的串行端口,是自动化应用的最佳选择。 厂家介绍 研华公司成立于1983年,是一家全球领先的电子平台产品和服务提供商。其业务范围包括完整的系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球后勤支持,均由产业领先的后端办公电子商务解决方案进行保障。通过与解决方案伙伴的密切合作,我们能够为各种工业应用提供完整的解决方案。研华一直致力于高质量,高性能计算平台和制造的创新,公司的使命是通过提供值得信赖的电子平台产品和服务,开创全球e世纪的创新动力。研华产品的应用和创新永无止境。 产品规格 Intel? Atom? N270凌动处理器,最高可达1.6 GHz 双显示,可支持宽屏 支持2 GbE,5 USB 2.0和5 COM端口 支持电信模块,如WLAN or HSDPA GPS(板载)更好的便于车载的应用 IP40防护等级 产品特点 1、耐高温及环境适用性 能在高/低温、冲击、震动、电磁干扰、潮湿、粉尘和盐雾等恶劣环境下长期正常使

用。 2、防尘性 极佳的风扇滤网及机构设计, 防止灰尘进入 3、防震防冲击 采用极佳的软垫材质及摆设, 防止各方向来的冲击 4、防EMI/EMS 1.2 mm强度,很好防止EMI外露, 干扰其它零阻件 5、电源 支持PFC 及冗余电源, 有效使用电源效率 6、维修时间比较小 SBC+背板设计, 能大幅缩短维修时间商用台式机维修需换下所有介面卡,及螺丝,维修需换下所有适配卡,及螺丝,花费极大时间费极大时间。 7、产品生命周期长 与intel 达成核心策略伙伴, 达到5年生命周期商业机半年到1年 8、高MTBF 选料上采用工业级零组件,确保机器能长时间运转连续运转下,通常只有1年寿命。

ARM寄存器详解

ARM 处理器有二十七个寄存器,其中一些是在一定条件下使用的,所以一次只能使用十六 个。 R0~R7:是通用寄存器并可以用做任何目的。 R8~R12:是通用寄存器,但是在切换到FIQ模式的时候,使用它们的影子(shadow)寄存器。 R13:被称为栈指针寄存器,常用来保存栈指针。 R14:链接寄存器,常用来保存函数返回地址 R15:是程序指针PC CPSR:(Current Program Status Register)当前程序状态寄存器,CPSR 寄存期保存当前程序运行的状态。 0 0 0 0 0 User26 模式 0 0 0 0 1 FIQ26 模式 0 0 0 1 0 IRQ26 模式 0 0 0 1 1 SVC26 模式 1 0 0 0 0 User 模式 1 0 0 0 1 FIQ 模式 1 0 0 1 0 IRQ 模式 1 0 0 1 1 SVC 模式 1 0 1 1 1 ABT 模式 1 1 0 1 1 UND 模式

ARM寻址方式 1.立即数寻址 ARM 指令的立即数寻址是一种特殊的寻址方式,操作数本身就在指令中给出,只要取出指令也就取到了操作数。这个操作数被称为立即数。ADD R0,R0,#1 ;R0←R0 + 1 ADD R0,R0,#0x3A ;R0←R0 + 0x3A 在以上 2 条指令中,第2个源操作数即为立即数,实际使用时以“#”符

号为前缀。 2.寄存器寻址 寄存器寻址就是利用寄存器中的数值作为操作数,这种寻址方式是各类微处理器经常采 用的一种方式,也是一种执行效率较高的寻址方式。如以下的指令。 ADD R0,R1,R2 ;R0←R1 + R2 该指令的执行效果是将寄存器R1和R2的内容相加,其结果存放在寄存器R0中。 3.寄存器间接寻址 寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址,而操作数本身存放在存储器 中。例如以下指令。 ADD R0,R1,[R2] ;R0←R1 + [R2] LDR R0,[R1] ;R0←[R1] 在第1 条指令中,以寄存器R2 的内容作为操作数的地址,然后与R1相加,其结果存入 寄存器R0中。 第2条指令将以 R1 的值为地址的存储器中的内容送到寄存器R0中。 4.基址变址寻址 基址变址的寻址方式就是将寄存器(该寄存器一般称作基址寄存器)的内容与指令中给 出的地址偏移量相加,从而得到一个操作数的有效地址。如下面的几条指令所示。 LDR R0,[R1,#0x0A] ;R0←[R1 + 0x0A] LDR R0,[R1,#0x0A]!;R0←[R1 + 0x0A]、R1←R1 + 0x0A 在第1条指令中,将寄存器R1 的内容加上0x3A 形成操作数的有效地址,将该地址处的 操作数送到寄存器R0中。 在第2条指令中,将寄存器R1的内容加上0x0A形成操作数的有效地址,从而取得操作数存入寄存器R0中,然后,R1的内容自增0x0A个字节。 5.多寄存器寻址 采用多寄存器寻址方式,一条指令可以完成多个寄存器值的传送。这种寻址方式可以用 一条指令完成传送最多 16 个通用寄存器的值。比如下面的指令。LDMIA R0,{R1,R2,R3,R4} ;R1←[R0] ;R2←[R0 + 4]

自动售货机部件之嵌入式安卓工控机简介及选型

一、工控机简介 工控机全称为工业控制计算机,英文简称IPC(Industrial Personal Computer),是计算机 的一种。 现代工业系统中,在工业生产自动化的过程中,控制系统以工控机为核心,处理来自工业系 统的各种输入信号,并根据控制系统的要求将处理结果输出到执行机构,去控制生产过程, 同时对生产进行监督和管理。早期传统的工控机,主要应用于轨道交通、工业自动化、能源、军工等领域,近几年,随着科技的发展和社会的进步,工控机亦被应用于其他细分领域,例 如医疗、零售、游戏、网络、通信等智能设备和自动售货机等。 下图为整理的工控机简介脑图 二、安卓工控机厂家简介 国内传统的工控机厂商,一般可分为两个主要类别,一是创立于台湾,后引进大陆或者 在内地设置子公司的;一类是内地本土创立的品牌;现在规模较大和品牌知名度较高的厂家,大都集中在上世纪九十年代和本世纪初成立,其中一些品牌,例如研华、凌华、研祥、华北等,已经走向国际,在国际市场上也有较高知名度。 而嵌入式工控机,尤其是安卓系统的工控机,正是近五年才慢慢出现,尤其近几年新零售/ 自动售货机行业的火爆,加速了安卓工控机的开发和成熟,涌现出一批新的工控机生产厂商 和品牌,同时一些传统的工控机厂商也开始研发并推出安卓工控机。 下表是小编根据当前掌握的信息,梳理而成的安卓工控机的部分厂商和品牌信息(排名不分 先后):

三、安卓工控机选型注意事项 1、端口数量:用户连接外部设备。(串口、网口、USB、显示等) 2、串口类型:普通常见的232,或者工业常见的485或422; 3、CPU:是否需要低功耗的;

4、应用环境:温湿度/粉尘耐受度/抗震抗冲击级别/防水等级/电磁干扰/平均故障时间等; 5、系统:安卓工控机上的安卓系统一般都是裁剪过的,是否满足需求,对方技术是否支持变动; 6、内存:根据软件团队的需求、开发文件安装包的大小等综合考虑确定。 7、散热:大部分设备(尤其是自动售货机)都需要24小时持续运营,因为对于工控机持续运行的发热及散热情况要重视,不同品牌的工控机持续发热及散热状态不一致,会影响设备的运行稳定性。 8、合作商:此品牌和型号的工控机已经应用于设备的品牌及数量等,市场的验证永远是产品升级和优化最靠谱的方式。

ARM基础知识详解

复习问题提纲 第一讲基础知识 1.什么是嵌入式系统(IEEE定义和国内普遍认同的定义分别是什么)? IEEE(国际电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置” 国内普遍认同的嵌入式系统定义为:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。 更简单的讲:就是嵌入到对象体中的专用计算机系统。 三要素:嵌入、专用、计算机 嵌入性:嵌入到对象体系中,有对象环境要求 专用性:软、硬件按对象要求裁减 计算机:实现对象的智能化功能 2.嵌入式系统的特点? 1、专用软、硬件可剪裁可配置; 2、低功耗、高可靠性、高稳定性; 3、软件代码短小精悍; 4、代码可固化; 5、实时性; 6、弱交互性 7、嵌入式系统软件开发通常需要专门的开发工具和开发环境; 8、要求开发、设计人员有较高的技能。 3.嵌入式系统的组成? 嵌入式系统总体上是由硬件和软件组成的,硬件是其基础,软件是其核心和灵魂。 第二讲ARM技术概述(以下指的arm处理器都是指ARM920T) 1.arm处理器是32位架构,它支持的基本数据类有哪3个(提示:字 节、?、?)? (1)Byte:字节,8bit (2)Halfword:半字,16bit(半字必须与2字节边界对齐)(3)word: 字,32bit(字必须与4字节边界对齐) 2.什么是存储大小端模式? 所谓的大端模式,是指高位字节存放在低地址单元中,而低位字节存放在高地址单元中。 所谓的小端模式,是指低位字节存放在低地址单元中,而高位字节存放在高地址单元中。

工业机器人控制的功能、组成和分类

1. 对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ·记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ·示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ·与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 ·坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ·人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ·传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ·位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 ·故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 2.机器人控制系统的组成(图1) (1)控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。 (2)示教盒示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 (3)操作面板由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 (4)硬盘和软盘存储存储机器人工作程序的外围存储器。 (5)数字和模拟量输入输出各种状态和控制命令的输入或输出。 (6)打印机接口记录需要输出的各种信息。 (7)传感器接口用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 (8)轴控制器完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 (9)辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 (10)通信接口实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 (11)网络接口 1)Ethernet接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC 上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 2)Fieldbus接口:支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET 等。

研华工控机——基础教程

研华工控机基础教程(完整版) 第一部分 引言 工业控制计算机,中文简称工控机,英文简称IPC(Industry Personal Computer),在工业自动化背景下应运而生。伴随着PC产业的发展,得到了长足的发展。尽管IPC在架构上也是基于X86为主,在用户使用端和PC电脑产业相同,但与个人PC电脑产业的发展却完全是不同的道路。个人PC通常分为家用电脑和商用电脑两大类。对于家用电脑,是以时尚的外形、较高的显卡性能、多媒体显示性能、丰富的扩展性能、多声道声卡等方面作为吸引消费者的卖点,有些高档家用电脑甚至配备遥控器,时尚的音响,俨然一个家庭多媒体中心。对于商用客户,则是通过稳重的外观、完备的售后服务、有限的扩展性能、高速度的运算速度等来吸引商用客户采购。 工控电脑是完全不同的设计理念,工控电脑更多的是在恶劣的环境下使用,对产品的易维护性、散热、防尘、产品周期、甚至尺寸方面都有着严格的要求。因此在设计和选择工控机平台的时候,考虑的更多的是机构的设计,然后才是对性能等的考虑。 第二部分 正文 一、工控机的设计分析与选择。 1、工控机的尺寸设计 工控机在很多情况下使用是应用于某个系统之中,因此常常被放置在某个设备之中或上架。因此对尺寸有较严格的要求。根据用户的使用情况,分为上架式和壁挂式两种设计。 上架式:现在市场上最为常见的研华工控机IPC-610就是标准的4U高度19英寸上架式机箱。可以应用在标准的机柜之中。如图1所示: <图1> IPC-610H 针对客户的不同需求,我们会提供1U、2U、3U、4U、5U和7U高度的机箱。 一般来说,在1U或2U的机构设计上面。由于机箱体积有限,但CPU的功耗日益加大(最新的P4CPU功耗已超过100W),因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。而机构散热设计的功力在很大程度上反映了 一个厂商的技术实力。(关于机构散热的设计我们会在后期的文章中讨论)。 对于1U工控机,多用于对体积要求较高的电信领域,大多配合上架使用,工控机厂商通过PICMG1.0架构的CPU卡的体积优势,配合1U高度的蝶型底板,可支持最高2个PCI全长卡。从而满足某些要在1U机箱中集成某些特殊规格卡的用户需求。 对于4U,7U的机构设计,由于机箱的体积变大,在狭小机箱中面临散热因素已不是主要考

研华工控机型号大全_研华工控机选型

研华工控机型号大全_研华工控机选型 随着工业4.0时代的到来,工控机已经广泛应用于冶金、交通、金融、制造业和军工等众多领域。本文首先介绍了研华工控机的特点及优势,其次阐述了研华工控机常用的型号,最后介绍了研华工控机选型的方法,具体的跟随小编一起来了解一下。 什么是工控机工控机(Industrial Personal Computer,IPC)即工业控制计算机,是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊,属于中间产品,是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。 研华工控机是全球电子平台服务的领导厂商,中国台湾企业,自1983年创立以来,研华致力于工业计算机和自动化领域的创新,发展和提供高品质/高性能电子产品和服务。经过20年的发展,研华在电子平台服务市场积累了丰富的经验,并引领工业发展方向,为全球用户提供全套硬件/软件/客户服务/全球后台支持和电子商务基础设施等解决方案。研华将坚持不懈的协助系统集成商实现自身解决方案和服务的增值。为工厂自动化、交通、能源、医疗、物流等领域提供完整解决方案。 研华工控机的特点1、研华工控机90%具有超强的长时间工作能力。 2、研华工控机的机箱采用钢结构,有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。 3、机箱内有专门电源,电源有较强的抗干扰能力。 4、研华工控机的机箱内有专用底板,底板上有PCI和ISA插槽。 5、一般采用便于安装的标准机箱(4U标准机箱较为常见)。 研华工控机的优势1、可靠性: 工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性。 2、实时性: 工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制,对工作状况的变化给予快速响应,及

机器人地组成系统

一.工业机器人组成系统 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括腰部、肩部、肘部和手腕部,其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。 工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 几个问题: (1)巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型? (2)能不能编写一个简单程序,使机器人能够的末端能够走一个圆? (3)能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩? (4)机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有? 二.工业机器人的主体 机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度,依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动,电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高,而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。 各部件组成和功能描述如下:

基于ROS的远程车辆控制和目标跟随系统设计

《工业控制计算机》2019年第32卷第7期 摘要:针对机动车辆平台的远程控制,设计了一款基于ROS 的远程车辆控制和目标跟随系统。对系统的整体架构进行了说明,并重点描述了基于ROS 设计的通信框架,通过内部的各功能节点实现车辆端的感知、控制、通信功能。设计了操作人员端的控制界面,并使用UWB 定位模块实现了车辆跟随指定目标的功能。系统经过测试能够实现预设功能,并具有较高的可移植性。 关键词:远程控制,ROS ,目标跟随 Abstract 押A remote vehicle control and target following system based on ROS is designed for remote control of the ve?hicle platform in this paper.The overall architecture of the system is described熏and the communication framework designed based on ROS is mainly explained.The perception熏control and communication functions of the vehicle side are realized through the internal functional nodes.The control interface of the operator is designed熏and the function of the vehicle follow?ing the specified target is realized with the UWB location module. Keywords 押remote control熏ROS熏target following 谢萌张世武(中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系,安徽合肥230031)李旺 房景仕(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088) 地面无人车辆的远程控制在军用和民用领域均有着广泛的应用前景。在军用领域,使用地面无人车辆平台能够有效减少人员和装备损伤,提高后勤保障效率,如负责爆炸装置的定位及引爆的小型排爆机器人[1]。在民用领域,无人驾驶汽车如特斯拉、无人货仓管理中的(AGV )自动导引运输车,都对提高运输效率、减小事故损失等有着重要作用。 在传统的无人车辆开发中,常采用嵌入式微处理器如STM32等作为核心主控硬件。但目前对于无人车辆的智能化需求不断提高,从而导致车辆所需要连接的传感器数量增加,数据处理速度需求提高,同时还要求系统有可移植性。针对这一需求,基于ROS (Robot Operating System 机器人操作系统)开发时间短、可移植性强[2]的特点,设计了一套以ROS 为核心通信架构的车辆主控系统,结合远程操作端软件,实现了车辆的远程控制,并采用UWB (Ultra Wideband 超宽带)定位模块实现了车辆目标跟随功能。1系统总体设计1.1系统概述与功能 为了实现远程控制车辆和目标跟随的功能,需要分别设计无人车辆平台端的主控系统和控制人员端的操作系统。在无人车辆平台上设计的一套核心主控系统,由研华嵌入式工控机及外围硬件构成,利用CAN 总线与无人车辆平台的运动控制接口通信,同时主控系统通过串口与DDL 图传电台通信,接收控制信号并发送车辆实时状态。DDL 图传电台与控制人员端电台相互通信,从而实现远程遥控无人车辆平台运动。在控制人员端设计一套远程控制软件,将电台和便携电脑连接,运行控制界面软件并选择不同的控制模式,最终实现远程控制。 系统现阶段已经实现了三项主要功能。首先,遥控人员通过控制端无线通信对无人车辆平台进行远程控制,使车辆平台进行启动、停止、前行、倒车、转向等机动动作;其次,遥控人员在控制端操作界面中能够实时获取车辆摄像头采集的图像信息,并监控车辆的实时运行速度、实时方向盘角度、经纬度等信息;最 后,遥控人员能够通过操控端选择目标跟随模式,并通过UWB 定位模块解算车辆与跟踪目标间的相对位置,使车辆根据相对位置自动设置车速和转向角度,实现目标跟踪。 图1系统整体架构图 1.2系统硬件设计 车辆平台侧的核心数据处理系统采用研华MIC-7500工控机。该型工控机具有很高的数据实时处理性能,同时又具有较多的接口种类和数量,从而连接车辆上安装的各类传感器和通信设备。工控机的USB 接口与车辆的底层控制器CAN 总线接口、毫米波雷达通过PCAN-USB 分析器转接,使工控机实时收发CAN 总线数据。组合惯导系统使用北斗星通KY110,系统通过RS232接口向工控机发送车辆的经纬度和姿态角数据。电台采用华夏盛DDL2350,与主控系统通过串口连接,通过2.304~2.364GHz 无线信号传输车辆和控制端之间的数据,其中与操作端电脑连接的DDL 图传电台设为主站,与工控机连接的DDL 图传电台设为从站。 另外,工控机还连接了VLP-16三维激光雷达及大陆电子ARS408-21毫米波雷达,两者分别将数据实时通过网口与CAN 总线接口发送到工控机,这一设计是为了在之后的开发中实现车辆周边三维地图构建和智能导航。 无人车辆平台远程遥控端在硬件上主要分为三个部分:输 基于ROS 的远程车辆控制和目标跟随系统设计 Design of Remote Vehicle Control and Target Following System Based on ROS 29

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