电脑绣花机控制系统软件的设计与实现

摘要

随着嵌入式技术的发展，嵌入式Linux在工业控制领域中的应用越来越广泛。本文将嵌入式Linux系统应用在电脑绣花机控制系统中，研制了一种基于嵌入式ARMPC/104工业计算机主板的电脑绣花机控制系统。 针对qt-embedded-2.3.x开发过程中辅助工具功能有限、实现过程步骤繁琐等问题，研究了Qt/Embedded(3.1.1版本)的交叉编译和移植，给出了qt-embedded-free-3.1.1交叉编译的详细过程，构建完整的支持NFS文件系统的嵌入式软件开发环境。 研究了主轴位置和速度的控制方法，给出了主轴位置与伺服电机控制脉冲个数、速度与控制脉冲频率的关系。通过理论计算和现场测试，得到刺绣过程中步进电机控制脉冲频率。分析了刺绣过程中绣框运动状态和主轴位置之间的关系，研究了主轴伺服电机和步进电机的协调运动。 提出了电脑绣花机控制系统单处理器方案，利用基于ARM架构的微处理器S3C2410集成的片内PWM定时器产生一定频率的脉冲，实现对主轴伺服电机和绣框步进电机的控制，改变了电脑绣花机控制系统常见的主从控制器协调处理的模式，将系统的管理和控制功能集中在一个处理器中完成。 提出了应用程序和驱动程序相结合、信号机制实现进程间通讯的软件设计方案。编写设备驱动程序，实现对伺服电机和步进电机的协调控制。基于Qt开发图形用户接口，完成应用程序主控模块的设计和编码调试。针对系统的需要，制作Cramfs格式和Yaffs格式相结合的根文件系统，固化应用程序。 目前，本文研制的电脑绣花机控制系统已经完成了联机调试，实现了电脑绣花机要求的基本功能。在功能评审过程中，得到与会专家和委托单位的肯定。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2电脑绣花机发展历程

1.3电脑绣花机控制系统现状

1.4本文研究的主要内容

2电脑绣花机控制系统整体结构

2.1电脑绣花机原理

2.2电脑绣花机控制系统功能要求

2.3电脑绣花机控制系统外部设备

2.4电脑绣花机控制系统主控电路

2.4.1核心控制板选择

2.4.2 I/O端口地址分配

2.5 小结

3电脑绣花机控制系统软件平台

3.1嵌入式LINUX操作系统

3.2嵌入式系统软件体系结构

3.3建立QT/EMBEDDED开发环境

3.3.1安装交叉编译工具链

3.3.2交叉编译Qt/Embeddedi

3.3.3 NFS文件系统开发环境

3.4控制系统软件体系结构

3.5小结

4多轴协调控制

4.1主轴伺服电机的控制

4.1.1主轴转动角度的控制

4.1.2主轴转动速度的控制

4.2步进电机的控制

4.2.1步进电机驱动器控制方式

4.2.2步进电机控制脉冲频率

4.3主轴伺服电机与绣框步进电机的协调

4.3.1调整主轴速度

4.3.2步进电机启停时刻

4.4换色运动控制

4.5硬件定时产生脉冲

4.6运动控制整体概述

4.7 小结

5驱动程序的设计

5.1运动控制基本操作

5.1.1端口读写

5.1.2设置定时器

5.1.3向用户进程发送信号

5.2驱动程序结构

5.3用户空间和内核空间之间的数据拷贝

5.3.1用户空间向内核空间拷贝数据

5.3.2内核空间向用户空间拷贝数据

5.4定时中断响应处理

5.4.1定时器Timer0中断响应处理函数

5.4.2定时器Timer2中断处理函数

5.5外部中断处理

5.6编译加载驱动程序模块

5.7 小结

6应用程序的设计

6.1运行状态划分

6.2花样信息处理

6.2.1花样文件信息的辨识

6.2.2针迹控制信息的表示与处理

6.3绣框位置的记录

6.4信号机制实现进程间通信

6.4.1信号的本质

6.4.2信号的来源

6.4.3对信号的响应和处理

6.4.4信号安装

6.5对驱动程序的访问

6.6手动移框

6.7刺绣运动过程

6.7.1刺绣启动

6.7.2正常刺绣过程

6.7.3换色过程

6.7.4其他过程

6.8人机接口

6.9小结

7调试与固化

7.1检验刺绣精度

7.2检验绣框运动

7.3根文件系统的制作和程序的固化

7.4刺绣样品

总结

致谢

参考文献