基于嵌入式的电脑横机数据处理系统设计
基于ARM和FPGA的电脑横机控制器的设计
电路
理 要求遵循 特定 的时序和逻辑 ， 并且 系统有 多路 中断信号 和控
１ 电脑 横 机控制 系统 的要 求
电脑横机控制系统主要 包括选针控制模块 、 导纱控制模 块 、 三 角控制模块 、 密度调节 控制模块 、 机头 传动控 制模块 、 牵拉 卷
号 预 处 理模 块 等 部 分 。 而 横 机 控 制 系 统 的 核 心 就 是 通 过 电 磁
这是一款 １ ／２位 Ａ Ｍ Ｔ ＭＩ Ｓ ６３ Ｒ ７ Ｄ Ｃ处理器 （６ＭＨｚ 提供 ＲＩ ６ ）， 了丰富的内部设 置 ， 包括 ８Ｋ ｃ ｅ 内部 Ｓ ＡＭ、 Ｃ Ｂｃ ｈ 、 ａ Ｒ Ｌ Ｄ控制器 、 带 自动握 手 的 ２通道 ＵＡ ＲＴ、 ４通道 Ｄ ＭＡ、 系统管 理器 、 用 代 Ｐ ＷＭ 功能的 ５ 通道 定制器 等＿ 。３片 Ｆ Ｇ 选用 Ａｌ ｒ 公 司 ２ ＰＡ ｔａ ｅ
编织非常复杂的手摇横机无法完成 的衣片组织 。但是 目前市 场上 的电脑横机控制器大多数采用单片机做主处理器或 者以工 业控制计算机为基础开发 ， 也有采用 ３ ２位处理器 ＡＲ 和群组 Ｍ 单片机组成的控制系统 。采用单 片机做 主处理器 ， 集成度 不 有 高、 稳定性不好等缺点 ； 以工业控制计算机为基础开发 的电脑 横 机控制系统 ， 主程序在工控机上运 行 ， 处理速度快 ， 行稳定 ， 运 但 正常工作时 ， 由于前端控 制点 所需要 的信息量很大 ， 要求反应 时 间极短 ， 其控制精 度不 高、 体积庞 大等 缺点 也相应 地 暴露 了出 来， 并且成本较高。采用 ３ ２位处 理器 ＡＲ 和群组单 片机组成 Ｍ 的控制 系统 ， 虽然 简化 了电脑横机控制系统的结构 ， 使用 了多种 外 围芯片集于一 体的 Ａ Ｍ 芯片 ， Ｒ 提高 了系统 的稳定性 和可靠 性， 但多单 片机 的协调工 作问题及 工业场合 的抗干 扰问题 一直 未得到很好的解决 ， 系统 的平均无 故障时 间仍 有待 于进一 步提 高 。我们在分析电脑横机功 能要求和控制系统的实现方式 的基 础上 ， 出采用 ３ 位微处理器 Ａ Ｍ 和 Ｆ ＧＡ作为该控制 系统 提 ２ Ｒ Ｐ
电脑横机控制器的软件设计
第一章绪论１．１研究背景与国内外现状１．１．１引言纺织机械包括纺纱机械、织造机械、针织机械等几个大类，电脑横机是一种由电脑控制、自动化程度很高的纬编针织机械，主要用于针织服装和工艺品的编织制造，主要用户为羊毛／绒衫（裤１及手套生产厂家，尤其是高档产品一羊绒制品的生产厂家。
电脑横机除了可以用于传统的棉、毛针织外，还可用于山羊绒、天然丝、麻、兔毛以及晴纶、锦纶等人造纤维和混纺面料的针织【ｌ】１１１ｌ。
近年来，在各种纺织机械展览会上，电脑横机不断以崭新的面貌出现，其创意革新和技术细节的改变，与其他针织机械相比尤甚，特别是伴随着计算机技术的迅猛发展，横机的电子计算机化已成为一个重要趋势。
当今的新型全成型电脑横机能够编织出整件针织服装，由于采用计算机设计和编程，可以从纱线直接制成成衣（裤）等成品，而且花色、款式变化多、式样的适应性强。
更为重要的是，电脑横机的生产效率非常高，是一般手动横机的４—５倍，编织速度快、生产周期短，能够进行多品种、小批量的生产，能够满足快速应对市场变化需要，而这一点正是当前快速多变的服装市场对于服装生产企业的要求。
但目前市场上的横机控制器大多数使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的，前者集成度不高，稳定性也不好，而后者成本较高。
为此，笔者提出了一种新型的基于ＡＲＭ的嵌入式横机控制器，解决了上述问题。
１．１．２电脑横机的发展过程横机是一种平型纬编针织机，…直以来它是羊毛、羊绒、衫织物生产的主要机种。
横机的发展史可以追溯到１９世纪中叶，到了２０世纪初，机械式控制的技术得到了肯定。
第一台电子控制的横机，如德国ｓＴＯＬＬ公司的ＡＷ和ＤｓＴＲ机型，是在１９７５年意大利米兰的ＩＴＭＡ国际纺织机械展览会中首先展出。
四年后，ｓＴＯＬＬ公司展出了第一台电脑横机（ｃＮｃＡ一３）和世界上第一个花型准备ＶＤｕ（ｖｉｓｕａｌＤｉｓｐｌａｙｕｎｉｔ）。
电子技术在横机上的应用开始于２０世纪７０年代初。
powerpc的嵌入式数据处理系统设计—计算机信息管理毕业设计论文[管理资料]
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最高位字节le-endian）?
PowerPC、PowerPC AS以及早期的IBM PowerPC 4xx家族大部分是字节排列顺序最高位在最前的机器，这就意味着对半字、字以及双字访问来说，最重要的字节（most-significant byte，MSB）位于最低的地址。各实现对最低位在最前的字节排列顺序方式的支持不同。PowerPC和PowerPC AS提供了最小限度的支持，而 4xx 家族为最低位字节在最前的存储提供了更为健壮的支持。Book E是字节排列顺序无关的，因为BookE体系结构完全支持这两种访问方法。
关键词：数据处理系统，PowerPC，嵌入式系统，实时操作系统VxWorks
ABSTRACT
Abstract:Thepaperanalyzed the design of the embedded data processing system utilizingMotorolaPowerPC processors. In the design, we adopted the PowerPC603E and PowerPC860 processors, including the VME bus line, AD and DA data collection, RD and SD axes angle conversion,FLASH and used the embedded real-time operation system Vxworks to realize the software task schedule. It settled the data processing problem of a certain radar processor.
基于ARM的嵌入式电脑横机控制器设计
基于ARM的嵌入式电脑横机控制器设计【摘要】为解决横机控制器以往以工控机或单片机作为控制核心后，在实际生产中所遇到的问题，如工控机投资成本高、单片机集成度低且运行不稳定等情况。
在ARM计算机内核技术的基础上，设计出嵌入式电脑横机控制器，从而在针织机横机控制上做到技术创新的同时，提高针织横机工作的效率，为我国针织企业在发展上提供技术支持。
【关键词】ARM；嵌入式；电脑横机控制器；设计随着我国市场经济体制的进一步深入与加入世贸组织后的巨大机遇，我国纺织企业同样迎来了巨大的发展机会。
这就对于我国纺织行业的工作效率以及质量提出了更高的要求。
由于科学技术的快速发展，在横机控制器上，也逐渐朝着高度集成化、显示直观化、控制网络化、控制简便化等方面发展。
１．电脑横机控制器概述电脑横机控制器在针织时的工艺流程表现为：依据针织花式的需要对相关针织花式的数据进行设计选择，而后输入到电脑控制设备之中，再以针织机械设备的行、针同步信号为依据，发送相应的机械控制命令，从而使针织机械按照控制器所发出的指令，完成编织作业。
目前被普遍采用的电脑横机控制设备常见的有两种，其一是基于工控机设计、另一种则是基于芯片式设计，但是两者都有着自己优缺点，前者利用企业自主开发的，符合企业实际需要的接口板与工控机的模板相结合，优点是操作系统通用，从而省略了开发BIOS的过程，稳定性高，在硬件上能够实现灵活选择以满足不同需求的企业。
但其缺点明显，如整体控制系统占地大、线缆错综繁多、高成本的操作系统与硬件资源等；而后者则需要独立研发专用操作系统与BIOS，相应的开发周期较长，稳定性得不到充分保证同时其显示出的市场竞争力与性价比较低。
２.基于ARM嵌入式电脑横机控制器设计所设计的电脑横机控制器基于ARM内核，主要组成部分包括控制系统、横移设备、调节设备、传动设备等等，整套系统的核心就是控制器，它负责接收外部操作人员的指令与实际操作的机械设备信号，根据实际情况将控制指令发至整个设备并通过传动、调节设备加以实现。
基于嵌入式linux的电脑横机控制系统的研究
系统 的状 态机 ， 还介 绍 了软件 系统的运 动控 制及 同步技 术 。最后 ， 供 了该 系统织 出来的 编 织 实物 ， 提
预 测 了 电 脑 横 机 网 络 化 的 发 展 方 向 ， 出 了本 系 统 改 进 的 可 能 性 。 提
关 键 词 ： 脑 横 机 ； 件 体 系结 构 ； 时 ｌ ｕ 电 硬 实 ｉ ｘ系统 ； 件 系统 状 态机 ； 动 控 制 ； 步 控 制 技 术 ｎ 软 运 同 中 图 分 类 号 ：ＨＩ ； Ｇ ５ Ｔ ６ Ｔ ６ 文献 标识码 ： Ａ
ｄ ｓｇ ｅ ｈ ｔｔ ａ ｈ ｎ ｆｔ ｏ ｗａ ｅ ｓ ｓｅ ，ａ ｄ ｉｔｏ ｕ ｅ ｈ ｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｓ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔｏ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓａｅ ｍ ｃ ｉ ｅ ｏ ｈｅ ｓ ｆ ｔ ｒ ｙ ｔｍ ｎ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｍ ｔｏ ｏ ｔｏ ｎ ｙｎ ｈ ｏ ｉ ａｉ ｎ
ＬＩ ，ＹＩ —ｈｅ ｇ Ｕ Ｄｉ Ｅ Ｂｏ ｓ ｎ
（ ｔ ｎ ｌＮｕ ｒ ａ Ｃ ｎｒｌＳ ｓｅ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｒｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｅ ，Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｓａｃ ｅ ｔｒ ｏ ｃ ｏ ｎ ａｈ ｎ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｙ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏｎ ｔ ｏ ｒ ｌＳｙ ｔ ｍ ｆＣ ｏ ｐｕｔｒ ｚ ｄ Ｆｌ ｎｉｔｎｇ Ｍ ａｃ ｎ ａ ｅ ｎ Ｅｍ ｂ ｄ ｄ Ｌｉ ｕｘ ｓ ａ ｃ ｈｅ Ｃ ｎｔｏ ｓｅ ｏ ｍ ｅ ｉｅ ａｔＫ ｔｉ ｈｉ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｄｅ ｎ
基于嵌入式的电脑横机数据处理系统设计
电脑 横 机 机 构 复 杂 ， 实时 性 要 求高 ， 为 的开 发 工具 。 软件的 实现 ， 可 分 为 四 个 部 （ １ ） 读 取 和 保 存 二 进 制 文 件模 块 ； （ ２ ） 实 了控 制 系统 能 高 效 、 稳 定地 控 制 各 执 行 机 分 ： 构， 有 必要 在 花 型 准 备 系统 和 控 制 器 之 间 现 数 据 处 理 的算 法 设计 ； （ ３ ） Ｃ ＡＮ总 线收 发 增加数据处理 系统 。 数据 模块 ； （ ４ ） 人机 交 互界 面 模块 。 系统程 序 流程 图 如 图 １ 所示。
信 息 技 术
基 于 嵌 入 式的 电脑 横机 数据处 理 系 统设 计
项 贤军 马东 玲 （ 上 海工程技 术大 学高等职 业技术 学院 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ７） 摘 要： 本文中的 电脑横机数据 处理 系统 以Ａ ＲＭ９ 处理器 为核 ・ ， 通过ｕｓ Ｂ 接 口取得 花型准备 系统生成的花型文件 ， 采 用合理 的算法将 花型 文 件 处 理 成 下 位机 能 识 别 的 控 制 数 据 ， 通过 ｃ Ａ Ｎ总 线 发 送 给 下 位 机 。 本 文 主 要 介 绍 谊 系统 硬 件 模 块 设 计 ， 数 据 处 理 的 算 法 设 计 以 及 基 于 Ｅ Ｖ Ｃ 的人 机界 面设 计 ， 软硬 件 经 过 反 复 调 试 ， 能够 准确 ， 及 时 地 接 收 和 发送 数 据 。 关键词 ： 电脑 横 机 Ａ Ｒ Ｍ９ 数 据 处理 系统 Ｃ ＡＮ通讯 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ｏ １ ３ ） ０ ６ （ ｅ ） 一 ０ ０ ２ ０ －０ Ｉ
片。 人机 交 互 功 能 的 实 现 ， 需 要 一 块 液 晶 屏
新型嵌入式电脑横机控制器设计
同步信号 才能 发 出下 一步 控制信号 ， 同步信号 的准 确 与否
直 接影响 到控 制信号 的准 确与否 ， 对整机 控制 的正 常运 作
令， 自动 完成编织。与 传统工控机的电脑横机控制 系统相 比， 本横机 系统设计合理 ， 集成度 高。
关键词 ： 电脑 横机 嵌 入 式 现 场 可编 程 门 阵列 Ａ Ｍ 处理 器 Ｒ
Ｄｅ ｉ ｎ ｆＮｅ Ｅｍｂ ｄ ｄ Ｃｏ ｔ ｏ ｅ ｎ Ｃｏ ｓｇ ｅ ｏ ｗ ｅ ｅ ｎ ｒ Ｈ ｒ ｉ ｍｐ ｅ ｉ ｅ ｌ ｔ Ｋｎ ｔｅ ｕｔｒ ｚ ｄ Ｆ ａ ｉ ｒ ｔ
制 系统中 是非常 重要 的概念 ， 主要是一 些三 角座 的编织 它 位 置被 横机 上 的电子 元 件检 测 到 时输 入 主控 制 器 的 电信
号， 它反 映 了机 器 当时 的编织状 态。 主控 制器 只有 接收 到
计算 化 已成 为一 个重 要趋 势。随 着 电脑 针织 的普 及 ， 高性
尤 为重要 。
的嵌 入式处 理器替 代 以往 的单 片机 ， 合最 新 的 Ｆ Ｇ 配 Ｐ Ａ技
术搭 建硬件平 台进行新型 电脑横机 控制 系统 的研发 。
２ 电脑 横 机控 制 系 统 的构 建
本文 在对 电脑 横机 系 统 的结 构 和功 能进 行 分 析 的基
ｌ 电脑横 机 控 制 系统 结 构
系统是通 过控 制对 应 的电机和 电磁 铁来 完成 编织 ， 被 控制 的 ｌ 路 电机 包括 交流伺 服 电机 、 床移 位 电机 、 布 １ 针 卷 牵拉 电机 和 ８路压 针密 度 调节 步 进 电机 。被 控选另外 ， 信号在 电脑横机的控
基于SH7145的嵌入式电脑横机控制系统
２０ 年 ９月 ０８
针 织 工 业
Ｎ． ｏ ９
基于Ｓ １５ Ｈ７ ４ 的嵌入式 电脑横机控制 系统
杨 利 宏
（ 恩 禧 电 气有 限公 司 ， 苏 苏 州 ２ ５ ２ ） 施 江 １ １９
摘 要 ： 计 了一 种 基 － ３ ４ 理 器 芯 片Ｓ １ ５ 嵌 入 式 电 脑 横 机 控 制 系统 ． 该 控 制 系统 的 总体 设 Ｉ ＇ ２ ｉ处 － Ｈ７ ４ ￣ 对
模 式 ． 图 １ 示 操 作 层 提 供 了 如 所 网 络 接 口 、 据 存 储 接 口 、 示 接 数 显 口 、 盘 接 口 ． 些 接 口使 该 设 备 键 这 与 其 他 自 动 化 设 备 的 兼 容 性 大 幅 提 高 控 制 层 控 制 着 电脑 横 机 的 所
伺 服 电 机 （ 拖 动 伺 服 电 机 和 摇 床 主 伺服 电机 ）１ 步进 电机 （ 括 ２ 、０个 包 个 沉 降 片 控 制 步 进 电 机 和 ８个 密个 中断信号 网
络 接 口采 用 Ｒ １０ ９ Ｓ芯 片 ． Ｔ ８ １Ａ 从 而保 证 了设 备 的 联 机 通 讯 性 能
２２ 控 制层 的硬 件 设 计 ． 控 制 层 是 电 脑 横 机 实 现 编 织
３１ 操 作 系统 ． Ｔ Ｋ ｒｅ 是 一 种 在 国 内 知 名 — ｅｎｌ 度 比较 低 的嵌 入 式 实 时 操 作 系统 ． 但 是 却 占据 了 全 球 微 处 理 器 操 作
理 器 芯 片 ．采 用 主 流 的 嵌 入 式 实 时 操 作 系 统 Ｔ Ｋ ｒｅ 为 核 心 ． — ｅｎｌ 构 建 出 一 个 全 新 的 电脑 横 机 控 制 系
统。 １ 控 制 系 统 总体 结 构
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基于嵌入式的电脑横机数据处理系统设计
摘要:本文中的电脑横机数据处理系统以ARM9处理器为核心,通过USB接口取得花型准备系统生成的花型文件,采用合理的算法将花型文件处理成下位机能识别的控制数据,通过CAN总线发送给下位机。
本文主要介绍该系统硬件模块设计、数据处理的算法设计以及基于EVC的人机界面设计,软硬件经过反复调试,能够准确、及时地接收和发送数据。
关键词:电脑横机ARM9 数据处理系统CAN通讯
电脑横机机构复杂,实时性要求高,为了控制系统能高效、稳定地控制各执行机构,有必要在花型准备系统和控制器之间增加数据处理系统。
1 数据处理系统的硬件架构介绍
此系统主要任务是实现数据读取、数据处理、CAN通讯和人机交互等功能,各功能都需要硬件模块和软件算法相互配合才能实现。
数据读取功能是通过USB接口将花型文件从U盘等存储设备中读取文件来实现的。
数据处理功能是依靠ARM9强大的运算能力实现的,ARM9是本系统的主芯片。
人机交互功能的实现,需要一块液晶屏来显示数据,还需要触摸屏来实现数据的输入。
2 数据处理系统的软件实现
2.1 软件的开发工具和总体框架
由于此系统采用的是WinCE5.0版本操作系统,因此应当用EVC++作为应用程序的开发工具。
软件的实现,可分为四个部分:(1)读取和保存二进制文件模块;(2)实现数据处理的算法设计;(3)CAN总线收发数据模块;(4)人机交互界面模块。
2.2 读取和保存文件模块
读取文件是数据处理系统程序中的第一步,其设计思路如下:(1)打开一个选择文件对话框,选取要读入的文件,用CFileDia log类实现;(2)获取要读入文件的句柄,并设置读入的方式,用CreateFile( )函数实现;(3)读取文件的内容,并把内容存入自定义的数组中。
以上三个步骤完成了读取文件的任务。
保存文件的思路与读取文件类似,不再赘述。
2.3 数据的处理
从U盘读取的文件中,包含了行控制文件、花型文件、循环文件和速度文件,不同文件的数据结构和处理方法不尽相同。
在数据处理过程中,会产生三种结构不同的数据:(1)花型准备系统生成的文件中的数据和用户修改后最终保存在文件的数据,这两组数据本质上是一样的,具体内容稍有不同,属于同一种数据结构;(2)经过算法处理后,显示在人机界面上供操作者查看和修改的数据;(3)操作者确认之后,经
过处理后可以通过CAN总线发送到下位机的数据结构。
2.4 CAN收发数据的实现
本系统中所用的CAN控制器驱动程序为流接口驱动程序,在构建操作系统映像时已编译到内核中。
由于是流接口驱动,所以使用CreatFile()函数以文件的方式打开本驱动,以获取本驱动文件的句柄。
驱动打开成功之后,为了实现数据的接收,需要在程序中编写一个接收线程。
该线程是一个无限循环,它不断地查询CAN接收线程退出标志m_bKillThread,如果退出标志有效,则该循环结束,退出循环。
当读CAN函数查询到收到数据,并且数据长度正确,则将接收到得数据进行处理。
接收到的数据可以分成两大块:一是发送花型文件数据的请求信号;二是监控界面需要的反应机器运行状态的数据。
数据发送功能是调用WriteFile()函数来实现的[1]。
发送数据的程序分成两块:一是发送用户通过操作界面设定的工作参数的程序;二是发送花型文件经过处理后的数据的程序。
2.5 人机界面的设计
EVC++软件中提供基于对话框的界面开发方式,里面包含了常用的控件,极大地方便了程序开发者。
本设计的人机界面中主要包括以下页面:(1)主菜单;(2)文件读取和CAN口打开、关闭页面;(3)数据查看、修改和保存页面;(4)横机运行状态监控页面;(5)横机工作参数设置
页面。
3 调试和总结
程序编写完成后,PC机与数据处理系统通过USB建立ActiveSync 连接,将EVC编译生成的可执行文件传输到以ARM9为核心数据处理系统中。
利用USBCAN2工具,能实现系统和PC机的CAN数据传输。
数据处理系统运行后,PC机通过ZLGCANTest软件接收和发送数据,经测试系统收发数据正常,并且数据正确,达到预期的效果。
参考文献
[1]曾宗云,李永波,胡旭东.基于CAN总线的电脑横机控制系统的研究[J].浙江理工大学学报,2007(6):613-616.。