基于嵌入式Linux平台的绣花机电控系统软件的设计

摘要

随着后PC时代的到来，嵌入式技术已渗透到各行各业以及人们的日常生活中。嵌入式技术的应用为电脑绣花机市场提供了高性能、高稳定性、低成本的解决方案。 在分析了电脑绣花机功能需求的基础上，本文以“ARM+Linnux”为核心构建了绣花机电控系统的软件平台，完成了驱动程序和应用程序的设计与实现工作。 采用基于三星芯片S3C2410的ARM PC/104工业板作为目标机，将安装有RedHat Linux 9的PC机作为宿主机，建立嵌入式软件开发平台。按照系统要求对现有的Linux系统进行改造，给出了移植启动程序vivi、Linux内核以及建立嵌入式文件系统的方法及详细过程。 分析了主轴电机与步进电机协调运动的控制方法，给出了针对不同针距的控制规则。利用PWM定时器控制电机的脉冲频率，介绍了PWM定时器的配置方法，给出了PWM定时器驱动的结构，进而对正常刺绣、空走、停车过程的驱动程序进行了详细设计。 介绍了DSB花样文件的格式及处理方法，阐述了用户态与内核态的交互过程。按照刺绣的一般流程和功能需求，本文给出了应用程序的实现过程，特别介绍了Qt中按键事件、软件定时器等几个关键技术，最后设计了简洁、友好的用户界面。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1本文选题背景

1.2绣花机电控系统的发展现状

1.3本文主要内容

2电控系统软件的总体设计

2.1电脑绣花机的工作原理及功能要求

2.1.1工作流程及基本原理

2.1.2电控系统的功能需求

2.2电控系统的硬件结构

2.2.1核心板的选择

2.2.2 I／O扩展

2.3电控系统软件的总体设计

2.3.1构建电控系统的软件平台

2.3.2 BootLader的选择

2.3.3嵌入式Linux的选择

2.3.4嵌入式文件系统类型的选择

2.3.5电控软件的概要设计

2.4开发平台的搭建

2.4.1交叉编译工具链的安装与使用

2.4.2 Qt／Embedded库的安装与使用

2.4.3 NFS的建立

2.5本章小结

3系统的裁剪与移植

3.1 BootLoader的基本概念

3.1.1 vivi的启动过程

3.1.2 vivi的移植

3.2嵌入式Linux内核的移植

3.2.1 Linux内核的文件结构

3.2.2 Linux内核的移植

3.2.3内核的配置、编译和下载

3.3本章小结

4根文件系统的建立

4.1根文件系统的基本结构

4.2制作命令集

4.2.1 BusyBox的简介

4.2.2使用BusyBox制作命令集

4.3建立必要的根文件目录

4.3.1 Glibc库目录

4.3.2 Qt／Embedded库目录

4.3.3设备文件目录

4.4系统的初始化过程

4.4.1 init进程

4.4.2使用BusyBox初始化系统

4.5文件系统的安装

4.6本章小结

5 PWM定时器驱动设计

5.1电机的协调运动

5.1.1主轴定位的方式

5.1.2主轴运动的速度控制

5.1.3电机协调运动的控制

5.2 PWM定时器的选择及配置

5.2.1 PWM定时器简介

5.2.2 PWM定时器工作原理

5.2.3分频及TCNTB的配置

5.2.4定时器的基本操作

5.3 PWM定时器驱动的结构

5.3.1设备驱动的概念

5.3.2 file_operations结构的初始化

5.3.3 file_operations结构中入口点的实现

5.3.4驱动模块的初始化及注销

5.4 PWM定时器驱动的详细设计

5.4.1系统调用的实现

5.4.2重要事件的中断处理

5.4.3正常刺绣的实现

5.4.4空走的实现

5.4.5停车过程的实现

5.5本章小结

6应用程序设计

6.1刺绣模块的功能设计

6.2花样信息的辨识及处理

6.2.1花样文件的格式

6.2.2花样信息的处理

6.3用户态与内核态的交互

6.3.1信号机制的采用

6.3.2信号处理的实现

6.4应用程序的详细设计

6.4.1刺绣的一般流程

6.4.2按键事件的实现

6.4.3软定时器的应用

6.4.4刺绣界面的设计

6.5本章小结

7总结与展望

7.1论文工作总结

7.2展望

致 谢

参考文献