手动变速器换挡机械手,解决了依靠人工换挡时,费时费力,且换挡所施加给挡杆的力和速度难以达到一致或规定的值的弊端,广泛运用于手动变速器试验台中的换挡操作。嵌入式系统具有功能订制灵活的特性,用于试验台的嵌入式换挡机械手控制系统,可以灵活方便地对控制系统进行配置,并且通过重新配置硬件和软件后,可以方便的用到其他需要自动换挡的领域。所以基于嵌入式的换挡机械手的研制,具有重要意义。本文首先对当前常用机械手控制系统进行了简介,在研究了国内外现有机械手采用的控制系统后,根据手动变速器换挡实验台要求,提出了一种基于嵌入式系统的手动变速器换挡机械手控制系统方案。该方案采用上位机作为主控制器,嵌入式系统作为从控制器控制伺服驱动器驱动电动缸,通过接收光栅和力传感器反馈位置和力信号实现闭环控制。上位机与嵌入式系统通过以太网连接,嵌入式系统作为服务端,接收上位机信息并反馈。根据控制器功能要求和嵌入式系统特点,本文完成了控制器芯片的选型,电路原理图和PCB的设计。原理图设计完成了晶振电路、外扩存储器电路、网络PHY电路、功能选择开关、JTAG和USB接口、TF卡、CAN和SPI扩展接口、网口和串口接口、I/O扩展、光栅编码器接口、按钮和LED灯、力传感器接口、速度控制输出和电源电路的设计。PCB设计将控制器硬件分成了核心板和扩展板两部分,通过插座相连。核心板采用了4层PCB板设计,扩展板采用2层PCB板设计,所有PCB板都进行了双面铺铜,具有较好的电气性能。使用JSON语法定义了包括日期时间设置数据、挡位信息数据、换挡控制信息数据、循环换挡控制信息数据、控制指令数据和控制器信息数据等网络通信的数据的格式。对系统功能外设包进行了配置,给出了详细的配置参数,同时也给出了他们的使用方法。给出了功能性中间件软件,包括FATS、LwIP、FreeRTOS、USB_Device和Jansson的配置参数和使用方法。定义了用户中断程序,明确中断应用程序的功能。编写了控制系统功能进程,包括ethernetif_set_link进程、SD卡数据读写进程、信息接收和处理进程、自动换挡系统控制进程、自动换挡控制进程、手动换挡控制进程和X,Y轴机械手控制进程,并对控制器功能进行了验证。