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基于ARM的高速绣花机控制器的研究与开发

2020-12-01阅读(240)

基于ARM的高速绣花机控制器的研究与开发

论文摘要

随着我国加入WTO,我国逐渐成为世界缝制设备生产和销售中心。在缝制设备行业占据极其重要地位的绣花机行业也因此而得到迅速发展,我国绣花机产量已占据全球绣花机产量的70%。但是,我国的绣花机行业在发展的过程中仍存在和面临着很多问题。一方面是产品结构和产品质量,我国的绣花机主要以中低档为主,在噪声、刺绣质量、效率、产品寿命以及维护性等方面与国外先进机型存在较大差距;另一方面是技术实力和创新能力,作为绣花机全部技术核心的控制器,国内能开发的公司屈指可数,缺乏有效的竞争,且技术实力和创新能力无法与国际企业相抗衡。针对上述情况,本文分析了绣花机的工作原理和当前主流绣花机的控制方式及特点,在研究室已完成的中低速平绣型工业绣花机课题的基础上,设计了一种基于硬实时嵌入式操作系统WinCE 5.0,以32位RISC架构ARM9处理器S3C2440A为主控芯片,以MAX II系列CPLD EPM1270为接口芯片的高速绣花机控制器。整个绣花机以高速,高质量为目标,以伺服电机作为主轴驱动,步进电机作为X/Y轴驱动,带USB接口和Ethernet接口,预留特种绣接口,带高分辨率彩色触摸屏,功能丰富,操作方便。本文分7章,第一章阐述了课题背景,绣花机发展现状和关键技术;第二章从原理出发完成了需求分析,硬件和操作系统选型和项目规划;第三章完成了总体硬件系统设计并重点介绍了驱动系统,CPLD单元,主控制板的设计和各种资源的分配;第四章在分析WinCE及其项目开发流程和环境构建的基础上,完成了软件的总体框架设计并介绍了相关设计要点。第五章主要是驱动程序和运动控制模块并以步进电机驱动的开发为例介绍了流驱动的开发过程和相关的技术要点。第六章设计了一种自主的内部花样格式并完成了相应的测试。最后一章是对本课题的总结和展望。本文不仅从项目研究与开发和软件工程的高度详细探讨了基于ARM和WinCE5.0的绣花机控制器的整个开发过程,也具体的从硬件设计,资源配置,软件编写,驱动开发,运动控制和花样处理等多个方面进行了深入的分析和研究。本课题的工作对于高速高档绣花机的开发具有很好的参考价值和实践意义,对于提升国内绣花机行业在高端市场与国外企业的竞争力,提升民族品牌价值,改变国内绣花机控制器被少数公司所垄断,增加良性有效竞争有积极影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 国内外的研究现状
  • 1.2.1 绣花机的发展现状
  • 1.2.2 绣花机的关键技术
  • 1.3 课题的主要研究内容和意义
  • 第二章 需求分析与项目规划
  • 2.1 绣花机的原理与构成
  • 2.2 项目需求
  • 2.3 处理器选择
  • 2.3.1 处理器选型依据
  • 2.3.2 ARM 的特点
  • 2.4 操作系统选择
  • 2.5 WINCE 的优势
  • 2.5.1 众多组件和功能模块
  • 2.5.2 优化的实时性
  • 2.5.3 强大的开发工具和技术
  • 2.6 项目规划
  • 2.6.1 整体结构
  • 2.6.2 工程划分
  • 2.6.3 进度安排
  • 2.6.4 源代码管理
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 硬件系统设计与实现
  • 3.1 硬件系统总体设计
  • 3.1.1 驱动系统设计
  • 3.1.2 CPLD 模块设计
  • 3.1.3 控制系统总体结构
  • 3.2 主控制板设计
  • 3.3 资源分配
  • 3.3.1 地址资源分配
  • 3.3.2 定时器资源分配
  • 3.3.3 I/O 资源分配
  • 3.3.4 中断资源分配
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 软件框架设计与开发环境
  • 4.1 WINCE 的体系结构
  • 4.2 WINCE 项目的一般开发流程
  • 4.3 开发环境的比较和构建
  • 4.4 绣花机软件的界面关系和类结构
  • 4.5 多线程的使用
  • 4.6 应用程序设计之参数序列化
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 驱动程序开发与运动控制
  • 5.1 BSP 开发
  • 5.2 流驱动架构及其接口
  • 5.2.1 驱动形式及架构
  • 5.2.2 流驱动接口
  • 5.3 绣花机中的驱动程序
  • 5.4 步进电机驱动程序的开发
  • 5.4.1 步进电机与主轴电机的配合
  • 5.4.2 步进电机驱动程序结构
  • 5.4.3 中断处理线程函数
  • 5.4.4 应用程序命令处理
  • 5.5 虚拟地址映射
  • 5.6 中断处理
  • 5.6.1 中断处理模型
  • 5.6.2 申请逻辑中断号并关联事件
  • 5.7 运动控制的内容以及与其他模块的关系
  • 5.8 对驱动程序的调用
  • 5.9 刺绣基本流程
  • 5.10 应用程序与驱动程序的同步与交互
  • 5.11 本章小结
  • 第六章 花样处理
  • 6.1 多花样格式支持的分析
  • 6.2 内部BSB 花样文件设计与分析
  • 6.2.1 信息索引地址区
  • 6.2.2 针迹数据区
  • 6.2.3 信息数据区
  • 6.3 花样文件处理类设计
  • 6.4 BSB 格式效果验证
  • 6.5 花样处理中难点的解决
  • 6.5.1 内存映射文件
  • 6.5.2 输入模块及快速花样预览的实现
  • 6.6 本章小结
  • 第七章 总结和展望
  • 7.1 总结
  • 7.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录：攻读硕士学位期间发表的论和参与的项目

    • 相关论文文献

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