專利名稱：一種基于arm的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子花樣機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化、科學(xué)的發(fā)展，人類對(duì)服飾衣著的要求也越來(lái)越高，這也極大的推動(dòng)了服裝機(jī)械的發(fā)展。與此同時(shí)，20世紀(jì)中期以來(lái)，各種新技術(shù)、工藝逐漸被應(yīng)用到服裝生產(chǎn)中。如今，服裝生產(chǎn)中幾乎每道工序都有與之對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，特別是縫紉工序，不但有通用機(jī)，還有用于各種特定動(dòng)作的專用機(jī)，這些機(jī)器大大加快了制衣生產(chǎn)的效率，同時(shí)也提高了質(zhì)量。根據(jù)一些統(tǒng)計(jì)調(diào)查機(jī)構(gòu)的資料表明，如今不同用途和型號(hào)的縫紉機(jī)已達(dá)到4000多種?？p紉機(jī)按照使用場(chǎng)合和需求不同可分為三種家用縫紉機(jī)，工業(yè)縫紉機(jī)和特種縫紉機(jī)。特種縫紉機(jī)位于家用和工業(yè)二者之間，主要用于服務(wù)性行業(yè)。常見(jiàn)的特種縫紉機(jī)有對(duì)絲機(jī)、驗(yàn)布機(jī)、粘襯機(jī)、對(duì)絲機(jī)、捆條機(jī)、多功能花式機(jī)等。電子花樣機(jī)是最常見(jiàn)的特種縫紉機(jī)，普遍存在于當(dāng)代最先進(jìn)的手袋廠、鞋廠、箱包廠、制衣廠、皮具廠、家具廠中。它能在操作工人預(yù)先繪制并選擇好相應(yīng)的花樣之后將之高速、高效地實(shí)現(xiàn)，而這是傳統(tǒng)的手工縫制所無(wú)法比擬的。以往花樣都是靠熟練工人進(jìn)行手工縫制，而一個(gè)新員工需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能熟練掌握這種縫制技術(shù)，且效率比較低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了各類的電子花樣機(jī)產(chǎn)品，但是傳統(tǒng)電子花樣機(jī)的電控系統(tǒng)是由單片機(jī)外加電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板組成，其所實(shí)現(xiàn)的功能也較為簡(jiǎn)單，它的控制電路有兩塊單片機(jī)集成電路板組成，其中一塊單片機(jī)繼承電路板用于控制Z軸的伺服電機(jī)和X、Y軸的步進(jìn)電機(jī)，還有一塊單片機(jī)集成電路板為主控板，可以傳輸控制指令給電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，作為整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”從總體上控制整個(gè)系統(tǒng)。這種構(gòu)架始創(chuàng)于本世紀(jì)日本，如今具有成熟的技術(shù)，控制電路部分集成度高，成本低，整體外形系統(tǒng)較為美觀等優(yōu)點(diǎn)，但是它相對(duì)于現(xiàn)在的科技水平來(lái)說(shuō)，缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，功能簡(jiǎn)單，人機(jī)界面較難操作，處理速度慢等。且一般它的外部存儲(chǔ)設(shè)備為軟盤(pán)，這種存儲(chǔ)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今的需求，且有存儲(chǔ)容量小，穩(wěn)定性差，攜帶不方便等缺點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)性能需求的提高，以往的花樣機(jī)已經(jīng)很難滿足使用廠商的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)花樣機(jī)控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，人機(jī)交互不便，文件存儲(chǔ)麻煩，花樣拷貝不便等缺點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)，采用兩塊ARM芯片分別作為主從控制芯片，其中ARM9芯片作為主控制板芯片，處理人機(jī)界面、花樣繪制、花樣處理、花樣存儲(chǔ)、花樣發(fā)送等任務(wù)，ARM7芯片作為機(jī)電控制板芯片，與主控制板通訊，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。采用基于嵌入式ARM的方案來(lái)設(shè)計(jì)電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了如下的性能、效果和功能I)具有良好的人機(jī)交互界面，包括分辨率、大小合適的屏幕，精美的UI，能夠?qū)崿F(xiàn)花樣的繪制，花樣的顯示和校驗(yàn)，縫制命令的輸入，縫制狀態(tài)的顯示等；2)花樣文件能以文件的形式保存、復(fù)制、刪除和二次編輯等常用操作，并能夠通過(guò)USB存儲(chǔ)設(shè)備讀入和輸出，還要能夠支持國(guó)際通用的花樣文件格式，如DSB、DST、DSZ等，并能對(duì)這些格式的文件進(jìn)行讀入、修改和另存等操作；
3)電機(jī)控制器能夠精準(zhǔn)的控制X、Y、Z三路電機(jī)的縫制動(dòng)作；4)主軸轉(zhuǎn)速最大能達(dá)到2500rpm ；5)控制精度最小控制針距為O. 05mm,最大針距為12. 7mm ；6)調(diào)速功能縫制速度可手動(dòng)調(diào)節(jié)，在縫制過(guò)程中轉(zhuǎn)速隨針距變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)；7)其他功能自動(dòng)剪線、手動(dòng)剪線等功能；8)腳踏開(kāi)關(guān)、屏幕鎖定等外部輸入和指示信號(hào)的輸出；9)緊急制動(dòng)和異常等安全處理功能；10)控制器系統(tǒng)穩(wěn)定、健壯、抗干擾。


圖I是嵌入式電子花樣機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。圖2是嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)的框架圖。圖3是嵌入式電子花樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖4是嵌入式電子花樣機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)俯視圖。圖5是嵌入式電子花樣機(jī)核心控制板結(jié)構(gòu)圖例I圖6是嵌入式電子花樣機(jī)核心控制板結(jié)構(gòu)圖例具體實(shí)施例方式整個(gè)控制器硬件分為兩個(gè)部分核心控制板和機(jī)電控制板，核心控制板采用ARM9微處理器，機(jī)電控制板采用ARM7微處理器，這樣的好處是ARM9處理器的強(qiáng)大性能，多功能性，內(nèi)部集成多種外設(shè)控制器，且速度快，低消耗，而且能夠運(yùn)行各種操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)美觀的圖形操作界面，同樣為ARM公司的ARM7處理芯片，具有相同的優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格實(shí)惠，具有很強(qiáng)的性價(jià)比。在電子花樣機(jī)嵌入式系統(tǒng)中，需要控制的對(duì)象主要有這兩個(gè)X、Y軸方向的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和Z軸方向的一個(gè)伺服電機(jī)，此外，還要對(duì)一些外設(shè)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集，包括與伺服電機(jī)形成閉環(huán)系統(tǒng)的編碼器數(shù)據(jù)采集，踏板動(dòng)作采集，自動(dòng)剪線的控制，壓腳、壓板的控制，緊急制動(dòng)等。整個(gè)電子花樣機(jī)機(jī)系統(tǒng)主要由以ARM9為核心的主控制系統(tǒng)、以ARM7為核心的機(jī)電控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械系統(tǒng)等組成。電子花樣機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)主要模塊及其功能如下核心控制板I)處理器ARM9 :ARM9作為主控制系統(tǒng)的核心元件，主要負(fù)責(zé)花樣的編輯、生產(chǎn)、驗(yàn)證、修改、存儲(chǔ)、發(fā)送等操作。正因?yàn)橐瓿缮鲜鲋T多的任務(wù)和處理，所以對(duì)該芯片的數(shù)據(jù)處理能力有較高的要求，這也是選擇ARM9作為主控制芯片的原因之一。2)存儲(chǔ)模塊包括Nand Flash和DDRII SDRAM，其中Nand Flash存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、花樣數(shù)據(jù)、配置文件等，而SDRAM用于程序的運(yùn)行；3)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC:為了使得系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地獲取時(shí)間，并在掉電的情況下仍能保證時(shí)間的精準(zhǔn)度，本發(fā)明采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器及外部晶振的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，并附加備用電池來(lái)保證掉電后能夠繼續(xù)工作。4)IXD觸摸屏為了實(shí)現(xiàn)方便美觀的花樣輸入和顯示，本發(fā)明采用IXD觸摸屏，較大尺寸和高分辨率的LCD顯示屏使得電子花樣機(jī)的操作提示、工作狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置界面等 能夠很好的顯示，并能通過(guò)觸摸屏直觀的輸入。5) USB接口 為了實(shí)現(xiàn)方便的文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能，必須采用時(shí)下最通用的接口技術(shù)，因此使用USB接口成為了最好的選擇，而且USB的熱插拔最大程度上方便花樣文件的拷入、拷出等操作。6)網(wǎng)絡(luò)接口負(fù)責(zé)程序的調(diào)試和系統(tǒng)燒寫(xiě)等；7)控制電源模塊及復(fù)位模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)主控制模塊是否鎖死，在主控制模塊出現(xiàn)故障時(shí)，控制電源模塊短暫停止向主控制模塊供電，實(shí)現(xiàn)主控制器的重啟；8)串口通訊模塊負(fù)責(zé)與核心控制板的數(shù)據(jù)通訊；機(jī)電控制板I)處理器ARM7 ARM7作為機(jī)電控制板的核心元件，主要負(fù)責(zé)X、Y方向的步進(jìn)電機(jī)控制和Z方向的伺服電機(jī)控制，光電編碼器輸入數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)行踏板、壓板踏板輸入，急停輸入，斷線檢測(cè)輸入，壓板、壓腳、剪線、撥線、蜂鳴器等信號(hào)的輸出。處理如此多的任務(wù)，也必須具備較快的數(shù)據(jù)處理能力，ARM7正具備這樣的能力，且低功耗，高穩(wěn)定性等特點(diǎn)也使得它更能適合整個(gè)設(shè)計(jì)。2)串口通訊模塊負(fù)責(zé)與核心控制板的數(shù)據(jù)通訊；3)電機(jī)控制ARM7通過(guò)輸出PWM信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)三路電機(jī)的控制，從而控制機(jī)針的方向和上下縫制。4)GPI0模塊負(fù)責(zé)一些開(kāi)關(guān)量的輸入和輸出，例如急停、壓板、壓腳等；5)踏板控制為了方便工人操作電子花樣機(jī)，設(shè)計(jì)了兩個(gè)踏板，分別是壓板踏板和運(yùn)行踏板。6)檢測(cè)信號(hào)控制通過(guò)檢測(cè)各個(gè)部件的狀態(tài)，并傳輸給ARM7，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剪線
和斷線警告等。7)緊急制動(dòng)安全性是整個(gè)設(shè)計(jì)的重中之重，為了能夠在某些特殊情況下，如手工剪線、穿線、換線等，讓整個(gè)系統(tǒng)保持停止?fàn)顟B(tài)，緊急制動(dòng)開(kāi)關(guān)顯得尤為重要。8)蜂鳴器在一些出現(xiàn)錯(cuò)誤或者存在安全隱患的情況下，通過(guò)蜂鳴器來(lái)提示使用者。
權(quán)利要求
1.一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng),包括核心控制板和機(jī)電控制板,其特征在于所述的核心控制板包括32位ARM9處理器和Nand Flash、DDRII RAM、串口通訊模塊、USB接口模塊和SD接口模塊，所述的機(jī)電控制板包括32位ARM7處理器和SRAM、串口通訊模塊和GPIO接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于所述的核心控制板上的ARM9處理器外接Nand Flash和DDRII SDRAM，并設(shè)置了 USB接口模塊和SD接口模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于所述的機(jī)電控制板的ARM7處理器外接SRAM。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于所述的核心控制板和機(jī)電控制板之間通過(guò)串口通訊模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng),其特征在于所述的核心控制板分為底板和接口板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于ARM的嵌入式電子花樣機(jī)控制系統(tǒng)，整個(gè)控制器結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)部分核心控制板和機(jī)電控制板。核心控制板主要負(fù)責(zé)花樣的生產(chǎn)、顯示、驗(yàn)證、存儲(chǔ)、修改、發(fā)送和人機(jī)交互等任務(wù)，采用32位風(fēng)諾依曼結(jié)構(gòu)的ARM9微處理器S3C2416芯片；機(jī)電控制板主要負(fù)責(zé)花樣接收、數(shù)據(jù)暫存、電機(jī)控制和外部信號(hào)接收等任務(wù)，采用32位ARM7微處理器LPC2214芯片。整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)功能，操作人員在帶有觸摸屏的核心控制板上繪制、驗(yàn)證、修改花樣完成后，將花樣存儲(chǔ)并將之發(fā)送到機(jī)電控制板，然后踩下踏板，機(jī)針在機(jī)電控制板的控制下在材料上縫制出精美的花樣圖形。整個(gè)控制系統(tǒng)具有處理能力強(qiáng)、花樣存儲(chǔ)量大、低功耗、低成本、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D05B19/08GK102634934SQ20121011525
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者孫瑜 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司