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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视和管理等功能。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征,目前已经广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。
EWA306焊接电源属于可编程全自动数字化逆变TIG焊(钨极氩弧焊)电源,适用于全位置直流/脉冲TIG,可实现对焊接电流、速度、送丝和保护气体的自动控制。TIG焊是一种高质量的焊接方法,它以其焊接过程稳定、易于控制、焊接质量高等优点己被广泛应用,随着TIG焊的推广,TIG焊电源也得到了不断的发展。焊接是一项与新兴学科发展紧密相关的综合性先进工艺技术,随着与之相关的诸多科学技术的发展,对焊接本身的要求越来越高,不仅要对焊工的身体健康有所保证,而且对焊接的质量稳定性、应用的灵活性和经济效益等方面提出更高的要求,因此焊接自动化及智能化已成为焊接发展的必然趋势。
在焊接电源中使用RTOS(实时多任务操作系统),使得实时应用程序的设计和扩展变得容易,无需大的改动就可增加新的功能。使用抢占式内核,所有时间要求苛刻的事件都能得到尽可能快捷有效的处理,大大提高了焊接电源的稳定性、可靠性、动态响应特性。采用嵌入式实时操作系统,能在焊接动态过程中进行实时控制,从而提高焊接质量。因此,在焊接系统中使用嵌入式操作系统具有结构紧凑、实时监控、中断功能强、可靠性高、成本较低等优点,能显著提高焊接的质量和焊接的自动化和智能化水平。
本文选用应用广泛、源代码公开、结构简练的高性能嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ作为操作系统。首先概述了实时操作系统,然后通过对μC/OS-Ⅱ内核源代码的分析和研究,并结合ARM处理器内核提出了具体的移植实现方案,最后,利用μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统完成对焊接电源任务的调度和管理。
由于焊机工作的环境恶劣,加上TIG焊高频引弧时产生的高频干扰,使得单片机控制系统不能正常工作,因此TIG焊机的抗干扰问题在本文的最后部分进行了讨论。本文从硬件和软件抗干扰两方面采取了一系列有效的措施,提高了系统的抗干扰能力。
最后,针对本焊机的后续研究工作提出了进一步完善的建议,为数字化焊接电源系统今后的深入研究奠定了良好的基础。