单系统电脑横机控制软件设计与实现

论文摘要

随着生活水平的提高，人们对针织服装的要求也逐步趋向时尚化、舒适化和个性化，传统的手摇横机已经无法满足人们对针织产品的发展要求，电脑横机的出现，是当前针织行业发展的主要方向，而控制系统是电脑横机的核心，它主要实现横机电脑自动化的功能，即根据编织要求和来自机器的同步反馈信号，及时的发送控制指令，以实现编织工作中各个机械设备配合工作，共同完成针织产品的编织。本文通过分析横机机械设备的工作原理，对电脑横机控制系统的控制需求进行了具体划分，提出了基于ARM9和嵌入式Linux操作系统的控制系统解决方案。电脑横机硬件部分主要分为三个模块，分别是主控制器模块、机头控制模块以及电机控制和传感器检测模块。主控制器部分由主处理器AT91SAM9261进行管理和调配；机头控制模块由协处理器STM32进行管理和控制，它主要是接收主控制器发来的控制指令；电机控制和传感器检测模块由协处理器CPLD进行管理和控制，主要负责电机的位移动作和检测传感器的反馈信号。电脑横机软件部分的开发都是在Linux环境下进行的，主要由五个程序模块组成:横机编织控制主线程模块、花型解析模块、CAN总线模块、CPLD模块和SDL界面应用程序。横机编织控制主线程模块则是整个软件的核心，它负责整个软件模块的任务调度工作，并实时的调用其他四个模块，贯穿整个针织产品的编织过程；花型解析模块主要负责花型指令的解析工作，即解析CNT和PAT文件，得到各个机械设备的控制指令；CAN总线模块主要是通过芯片MCP2515向STM32发送机头控制指令；CPLD模块主要负责两方面的工作，一方面，它通过读取CPLD的寄存器来协调横机各个设备的正常工作，另一方面，它还负责发送电机的控制命令；SDL界面应用程序则为横机编织控制系统提供了一个美观的用户图形界面，并提供用户触摸和键盘的操作，以实现人机的友好交流。通过对电脑横机的样机进行长时间的调试，作者完成了电脑横机控制系统的软件设计和实现，通过测试，该系统运行稳定可靠、实时性能好、工作效率高，且控制界面美观，友好的人机交流满足了用户对针织横机的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电脑横机简介
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.2.1 选针技术
• 1.2.2.2 机头种类
• 1.2.2.3 导纱设备的稳定性
• 1.2.2.4 沉降片
• 1.2.2.5 电脑横机控制系统
• 1.3 电脑横机的发展方向
• 1.3.1 机型种类走向多样化
• 1.3.2 编织技术的优化
• 1.3.3 控制系统的不断完善
• 1.3.4 技术人员的培训
• 1.4 课题背景及研究意义
• 1.5 论文章节安排
• 第2章 横机系统结构和方案设计
• 2.1 横机的系统结构
• 2.1.1 机械结构
• 2.1.1.1 机头
• 2.1.1.2 针床
• 2.1.1.3 纱嘴
• 2.1.1.4 牵引结构
• 2.1.1.5 引线设备
• 2.1.2 控制系统
• 2.1.3 花型准备系统
• 2.2 控制系统的方案设计
• 2.2.1 横机系统的需求分析
• 2.2.2 控制系统方案设计
• 2.2.2.1 硬件方案设计
• 2.2.2.2 软件方案设计
• 2.3 总结
• 第3章 嵌入式系统移植及驱动开发
• 3.1 嵌入式系统概述
• 3.2 基于 AT91SAM9261 的 LINUX 系统移植
• 3.2.1 Linux 2.6 内核的定制
• 3.2.1.1 内核源代码下载与更新
• 3.2.1.2 修改 Kernel 源代码
• 3.2.1.3 内核的定制和编译
• 3.2.2 制作文件系统
• 3.2.2.1 移植和编译 Busybox
• 3.2.2.2 创建其他目录和配置文件
• 3.2.2.3 文件系统的制作
• 3.3 LINUX 驱动开发
• 3.3.1 CPLD 驱动设计
• 3.3.2 mcp2515 驱动设计
• 3.4 总结
• 第4章 横机应用程序设计
• 4.1 应用程序模块化
• 4.1.1 花型解析模块
• 4.1.1.1 花型文件简介
• 4.1.1.2 花型文件的解析
• 4.1.1.3 花型文件解析时序
• 4.1.2 键盘读取线程模块
• 4.1.3 CAN 总线线程模块
• 4.1.4 CPLD 读取定时模块
• 4.1.5 电脑横机主线程模块
• 4.2 电脑横机控制算法设计
• 4.2.1 选针算法设计
• 4.2.1.1 选针器工作区域
• 4.2.1.2 花样数组设计
• 4.2.1.3 选针片工作指令
• 4.2.1.4 选针器的程序设计
• 4.2.2 动作电磁铁算法
• 4.2.3 电脑横机编织算法
• 4.3 总结
• 第5章 横机控制界面设计
• 5.1 嵌入式 GUI 介绍
• 5.2 建立软件开发环境
• 5.2.1 安装 Code::Blocks
• 5.2.2 移植 SDL
• 5.3 界面设计
• 5.3.1 SDL 的经典架构
• 5.3.2 面向电脑横机的 SDL 库封装
• 5.3.3 界面方案设计
• 5.3.3.1 函数指针的运用
• 5.3.3.2 界面跳转设计
• 5.4 界面的实现
• 5.5 总结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要