基于A(yíng)RM的智能電子提花機控制系統設計
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引 言
提花就是在織物的織造過(guò)程中對經(jīng)線(xiàn)的升降加以控制，使其具有凹凸不平的立體感。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，紡織提花技術(shù)由最初的機械選針?lè )绞桨l(fā)展到現在的電磁選針?lè )绞?。電子提花與機械提花相比，結構較為簡(jiǎn)單，花型控制更為靈活可靠。電子提花又有基于工控機和基于嵌入式單片機兩種方案，后者比前者在可靠性、成本等方面更具有優(yōu)勢。
1 電子提花機嵌入式控制系統硬件設計
設計方案中，本文采用了核心板+底板的方式。在不修改核心板電路圖的情況下，只要改變底板的功能單元，就可以方便得對系統的外圍接口進(jìn)行擴展。有利于二次開(kāi)發(fā)，核心板框和底板框圖如圖1、2所示。
核心板上集成Samsung S3C2410處理器，32M的SDRAM以及8M的Flash。
底板上提供了以下外設接口：一個(gè)15芯的和一個(gè)37芯的接口(用于實(shí)現對提花機進(jìn)行各種控制)，2個(gè)四線(xiàn)RS232串口，2個(gè)USB HOST接口，一個(gè)10M/100M自適應以太網(wǎng)接口，一個(gè)TFT LCD接口和一個(gè)觸摸屏接口。核心板和底板配合即構成一個(gè)最小的完整的應用系統。
由于S3C2410提供了117路復用的IO口線(xiàn)，本文利用了其中的28路口線(xiàn)對提花機實(shí)現了各種控制。見(jiàn)表1和表2。
2 電子提花機系統軟件設計
電子提花機控制系統軟件主程序流程如圖3所示。
開(kāi)機以后，控制程序開(kāi)始運行;讀取初始化的配置文件，該文件記錄了工作的任務(wù)，磁鐵板的數量和過(guò)孔信息。根據工作任務(wù)文件，可以獲得花樣文件位置，將它讀入內存中，并設置織造重復次數的數據變量。如果該操作不成功，則要求手動(dòng)輸入。
如果操作成功，就進(jìn)入硬件檢查部分。硬件檢查將通過(guò)CheckIO( )函數，向磁鐵板上發(fā)送信息，并將信息讀回，以此判斷磁鐵板是否存在問(wèn)題。
如果硬件檢查沒(méi)有問(wèn)題，就開(kāi)始進(jìn)入控制送數的階段，該階段在SendData()中完成。
SendData( )函數是控制流程中最重要的一個(gè)函數，它控制著(zhù)織造的整個(gè)過(guò)程。
在SendData( )中也可能因各種情況而退出，如硬件錯誤，送數錯誤，工作單任務(wù)完成需要重新調配或者直接退出程序等;在退出SendData( )后，需要判斷退出的原因，對以上幾種情況分別做出處理：如果硬件錯誤或送數出錯，則會(huì )等待清除錯誤以及按鍵處理;如果是工作單完成，則等待操作人員的指示，可能是重新添加新的任務(wù)，或者是重復原來(lái)的工作，也有可能是直接退出;在SendData( )內也有可能因操作人員要求直接退出。
3 驅動(dòng)程序
在嵌入式Linux中通過(guò)設計相應的設備驅動(dòng)程序來(lái)完成對ARM的GPIO端口的訪(fǎng)問(wèn)控制，進(jìn)而實(shí)現對提花機的各種控制。
內核內部通過(guò)file結構識別設備，通過(guò)file_operations數據結構提供文件系統的入口點(diǎn)函數，也就是訪(fǎng)問(wèn)設備驅動(dòng)的函數。file_operations是定義在
以對磁鐵板發(fā)送串行數據為例，我們用S3C2410芯片GPB1引腳發(fā)送時(shí)鐘信號SCLK_O，GPB0引腳發(fā)送串行數據SDATA_O(見(jiàn)表1)。使用如下file_operations數據結構：
其中ioremap函數的作用是把GPB的控制寄存器和數據寄存器的物理地址映射成I/O內存，這樣我們就可以訪(fǎng)問(wèn)I/O寄存器了。devfs_register( )函數的作用是向Linux內核注冊設備驅動(dòng)程序。
有了驅動(dòng)的支持，在應用程序中就可以直接對硬件設備(S3C2410的GPB0和GPB1引腳)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)了。
4 實(shí)驗結果及結論
圖4為示波器測得的B0、B1口的輸出。圖4的上方為B1，即SCLK_O;下方為B0，即SDATA_O。對SCLK_O信號，示波器每個(gè)所代表的時(shí)間是2 μs，所得的時(shí)鐘周期是7μs，滿(mǎn)足系統所需要的送數速度;程序發(fā)送的串行數據SDATA_O為非周期性，所以使得B1輸出的信號也呈非周期性。經(jīng)現場(chǎng)調試，該系統能滿(mǎn)足對提花機的實(shí)時(shí)控制要求。
基于ARM的電子提花機控制系統與采用PC或工控機進(jìn)行現場(chǎng)控制的系統方案相比，有著(zhù)穩定性高、成本低的明顯優(yōu)勢。
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