基于ARM和eCos的電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、電腦橫機(jī)是紡織工業(yè)中的主要設(shè)備,作為一種具有較高科技含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品,它的技術(shù)進(jìn)步關(guān)系到我國紡織工業(yè)的發(fā)展。然而,由于歷史原因及國情現(xiàn)狀,我國的電腦橫機(jī)技術(shù)相比國外先進(jìn)水平依然有很大差距。主要表現(xiàn)在智能化水平較低、關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)相對緩慢等方面。目前我國的高端電腦橫機(jī)大多還依靠進(jìn)口,要想振興民族工業(yè),就必須提高對電腦橫機(jī)的自主研發(fā)能力。本文研究的重點是電腦橫機(jī)控制系統(tǒng),在全面分析目前研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)了具有競爭力的嵌入式電腦

2、橫機(jī)控制系統(tǒng)。
　　 本文首先深入分析了電腦橫機(jī)的發(fā)展情況與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了本文的研究意義與研究內(nèi)容。然后對電腦橫機(jī)的原理及機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹,分析了橫機(jī)各部件的控制需求及編織工藝。在此基礎(chǔ)上,提出了基于ARM和eCos的電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)方案,闡述了在電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)中采用eCos操作系統(tǒng)相比采用傳統(tǒng)的Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)勢?；趯哟位姆謱涌刂评砟?將電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)分為主控制層與機(jī)頭控制層,兩部分通過CAN總線進(jìn)行通

3、信,這樣的設(shè)計解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中連線復(fù)雜和維護(hù)困難的缺點,提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 本課題選用了Freescale公司的基于ARM9內(nèi)核的I.MX258處理器作為主控制層的核心控制芯片,提高了系統(tǒng)的安全性。詳細(xì)設(shè)計了電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的硬件平臺,包括主控制層與機(jī)頭控制層的硬件設(shè)計。其中主控制層部分包括存儲器電路、CAN總線電路、以太網(wǎng)、LCD與觸摸屏電路、電機(jī)驅(qū)動電路等,機(jī)頭控制層包括電磁鐵驅(qū)動、選針器驅(qū)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路等

4、。此外,對核心控制板的PCB設(shè)計中遇到的信號完整性問題進(jìn)行了仿真分析。同時,本論文設(shè)計了基于eCos的電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)軟件。對eCos操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、源碼結(jié)構(gòu)、內(nèi)核機(jī)制等進(jìn)行了分析,搭建了eCos的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。詳細(xì)敘述了基于I.MX258處理器的eCos嵌入式操作系統(tǒng)的移植過程,并對RedBoot及eCos內(nèi)核進(jìn)行了測試。設(shè)計了設(shè)備驅(qū)動程序,并在此基礎(chǔ)上對主控制層與機(jī)頭控制層進(jìn)行了軟件設(shè)計。主控制層部分的軟件包括花型文件解釋、磁盤

5、管理、系統(tǒng)測試、參數(shù)管理、編織控制等,機(jī)頭控制層部分的軟件包括CAN通信程序、選針器驅(qū)動程序、電磁鐵驅(qū)動程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動程序等。主控制層通過CAN總線控制機(jī)頭控制層,由兩部分配合共同完成編織任務(wù)。
　　 最后論文對電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的故障問題進(jìn)行了分析,提出了基于故障樹檢測方法的機(jī)頭電路板故障檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)批量檢測,提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。設(shè)計實現(xiàn)了基于LM3S5R31與MachXO256C的檢測系統(tǒng)。將該檢測系統(tǒng)在企業(yè)中進(jìn)