超大型多功能吊装装备的嵌入式智能前端硬件设计(3)
我国目前正在大力研发大型化、智能化的海上风机吊装设备，为了实现其远程监控与文护的功能，需要对一些相关的通信技术、嵌入式技术以及控制技术展开相应的研究。本文正是在这样的背景下对海上风机吊装设备展开嵌入式智能单元的设计与开发工作
1.2 国内外研究现状1.2.1 电子文护的发展现状
1.3 基于ARM的嵌入式系统
嵌入式系统应用成为研究焦点的原因主要有几个方面：一是芯片技术的发展，使得单个芯片具有更强的处理能力，而且使集成多种接口已经成为可能。另一方面的原因就是应用的需要，由于对产品可靠性、成本、更新换代要求的提高，使得嵌入式系统逐渐从纯硬件实现和使用计算机实现的应用中脱颖而出，成为近年来令人关注的焦点。嵌入式系统具有以下重要特征：系统内核小、系统精简、高实时性的系统软件、程序运行的实时性及可靠性。
目前国内外对嵌入式系统的研究主要集中在嵌入式系统结构的建立、服务质量QOS 及服务匹配技术这三个方面。目前分布式嵌入式系统在系统结构、服务匹配技术、服务质量方面仍处于一个发展和完善阶段。因此设计出一款低成本、高质量的分布嵌入式控制器具有一定的实际使用价值。新一代控制系统NCS( New Control System) 应该是由一组具有多种 I/ O 对象和局部决策能力的智能前端和其他辅助设备通过控制网络联结起来的松散耦合、分布自治、协同合作的网络化控制系统[3]。
华北电力大学的林永君、金理鹏、刘瑞等人在《基于ARM的嵌入式智能前端的设计与实现》一文提出了一种通用的面向高速以太网的现场智能前端 [4] ,它提供与 Ethernet和现场设备的标准接口, 该现场智能前端以 AT91RM9200 为核心处理器, 可从 Ethernet 上接收上位操作站传来的控制信息,再对现场设备进行控制与操作, 也可直接对下位现场设备进行控制, 利用LXT971ALC 实现与以太网的连接，组成智能分布式控制系统。
南京理工大学的陆宝春教授在制造系统智能前端的研究中对基于敏捷制造对制造过程管理与控制的需求,研究并建立了制造系统智能前端的原型。并基于IEEE1451标准和Lonworks现场总线技术, 设计了智能前端的原型[3]。构的全分散，构成了一种智能分布式控制系统。
综上可以看出嵌入式系统在工业控制方面有着广阔的发展前景，需要结合互联网与ARM的嵌入式系统大力研究开发，并尽快应用于实际工程当中。
1.4 毕业设计目标与内容
本课题是以南京理工大学和南通润邦重机有限公司的合作项目《面向海上风电作业的超大型多功能吊装装备研发》为基础，完成以下几项主要内容：
（1） 系统总体设计：对海上风力吊装装备的特征和性能进行分析，针对远程监控和知识服务策略的需求提出系统总体方案设计。
（2） 硬件模块设计：在系统总体方案设计的基础上细化各硬件模块设计，完成主控制器模块、电源模块、数据存储模块、RS232接口、485总线接口、USB接口、CAN总线接口、以太网接口、JTAG调试接口等硬件模块的设计。
（3） PCB设计：在硬件模块设计完成的基础上将各个元件封装并设计PCB板的布局与布线等。
（4） 联机通讯：在硬件电路设计的基础上通过2个RS232串口模拟装备的传感器信号与计算机之间的通讯。
（5） 系统硬件调试：根据所设计的系统在开发板上进行调试，并以两台计算机为基础进行模拟通讯测试。
1.5 本文章节安排
本文主要研究介绍超大型多功能吊装装备的远程监控和远程知识服务的嵌入式系统原型的硬件设计，具体如下：