基于ARM和CPLD的横机机头电路测试系统

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基于ARM和FPGA的电脑横机控制器的设计

框架图
电路
理要求遵循特定的时序和逻辑，并且系统有多路中断信号和控
１电脑横机控制系统的要求
电脑横机控制系统主要包括选针控制模块、导纱控制模块、三角控制模块、密度调节控制模块、机头传动控制模块、牵拉卷
号预处理模块等部分。而横机控制系统的核心就是通过电磁
这是一款１／２位ＡＭＴＭＩＳ６３Ｒ７ＤＣ处理器（６ＭＨｚ提供ＲＩ６），了丰富的内部设置，包括８Ｋｃｅ内部ＳＡＭ、ＣＢｃｈ、ａＲＬＤ控制器、带自动握手的２通道ＵＡＲＴ、４通道ＤＭＡ、系统管理器、用代ＰＷＭ功能的５通道定制器等＿。３片ＦＧ选用Ａｌｒ公司２ＰＡｔａｅ
编织非常复杂的手摇横机无法完成的衣片组织。但是目前市场上的电脑横机控制器大多数采用单片机做主处理器或者以工业控制计算机为基础开发，也有采用３２位处理器ＡＲ和群组Ｍ单片机组成的控制系统。采用单片机做主处理器，集成度不有高、稳定性不好等缺点；以工业控制计算机为基础开发的电脑横机控制系统，主程序在工控机上运行，处理速度快，行稳定，运但正常工作时，由于前端控制点所需要的信息量很大，要求反应时间极短，其控制精度不高、体积庞大等缺点也相应地暴露了出来，并且成本较高。采用３２位处理器ＡＲ和群组单片机组成Ｍ的控制系统，虽然简化了电脑横机控制系统的结构，使用了多种外围芯片集于一体的ＡＭ芯片，Ｒ提高了系统的稳定性和可靠性，但多单片机的协调工作问题及工业场合的抗干扰问题一直未得到很好的解决，系统的平均无故障时间仍有待于进一步提高。我们在分析电脑横机功能要求和控制系统的实现方式的基础上，出采用３位微处理器ＡＭ和ＦＧＡ作为该控制系统提２ＲＰ

基于ARM的嵌入式电脑横机控制器设计.

基于ARM的嵌入式电脑横机控制器设计【摘要】为解决横机控制器以往以工控机或单片机作为控制核心后，在实际生产中所遇到的问题，如工控机投资成本高、单片机集成度低且运行不稳定等情况。

在ARM计算机内核技术的基础上，设计出嵌入式电脑横机控制器，从而在针织机横机控制上做到技术创新的同时，提高针织横机工作的效率，为我国针织企业在发展上提供技术支持。

【关键词】ARM；嵌入式；电脑横机控制器；设计随着我国市场经济体制的进一步深入与加入世贸组织后的巨大机遇，我国纺织企业同样迎来了巨大的发展机会。

这就对于我国纺织行业的工作效率以及质量提出了更高的要求。

由于科学技术的快速发展，在横机控制器上，也逐渐朝着高度集成化、显示直观化、控制网络化、控制简便化等方面发展。

１．电脑横机控制器概述电脑横机控制器在针织时的工艺流程表现为：依据针织花式的需要对相关针织花式的数据进行设计选择，而后输入到电脑控制设备之中，再以针织机械设备的行、针同步信号为依据，发送相应的机械控制命令，从而使针织机械按照控制器所发出的指令，完成编织作业。

目前被普遍采用的电脑横机控制设备常见的有两种，其一是基于工控机设计、另一种则是基于芯片式设计，但是两者都有着自己优缺点，前者利用企业自主开发的，符合企业实际需要的接口板与工控机的模板相结合，优点是操作系统通用，从而省略了开发BIOS的过程，稳定性高，在硬件上能够实现灵活选择以满足不同需求的企业。

但其缺点明显，如整体控制系统占地大、线缆错综繁多、高成本的操作系统与硬件资源等；而后者则需要独立研发专用操作系统与BIOS，相应的开发周期较长，稳定性得不到充分保证同时其显示出的市场竞争力与性价比较低。

２.基于ARM嵌入式电脑横机控制器设计所设计的电脑横机控制器基于ARM内核，主要组成部分包括控制系统、横移设备、调节设备、传动设备等等，整套系统的核心就是控制器，它负责接收外部操作人员的指令与实际操作的机械设备信号，根据实际情况将控制指令发至整个设备并通过传动、调节设备加以实现。

基于ARM和CPLD的可重构检测系统.

基于ARM和CPLD的可重构检测系统摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。

关键词：Butte引言检测系统的可重构设计是检测技术的发展方向。

可重构设计是指利用可重用的软硬件资源，根据不同的应用需求，灵活地改变自身体系结构的设计方法。

对于检测系统而言，可重构可以分为软件可重构和硬件可重构。

采用硬件可重构技术设计的检测系统具有硬件普适性，通过更换各个硬件模块或配置不同的软件代码，即可实现不同功能的检测，从而减少硬件和软件开发上的投入、缩短产品开发周期。

本文提出了一种基于ARM嵌入式微处理器和复杂可编程逻辑器件( CPLD) 的检测系统硬件可重构设计方法。

这种结构检测系统既具有ARM 微控制器体积小、集成度高、运算速度快、存储器容量大、功耗低等特点; 又具有CPLD强大的高速逻辑处理能力和方便灵活的动态可重构性，将两者结合起来使用能克服传统检测仪器的不足, 可将许多复杂的实时控制算法硬件化，减轻了MCU的负担，减少逻辑控制芯片的使用, 具有可靠性强、可重用性好性价比高突出优点。

1检测系统的结构本文设计的可重构检测系统采用ARM芯片为主控制器, CPLD芯片为协处理器配合主控制器工作的结构。

1.1检测系统的总体硬件结构该控制器的硬件结构如图1所示, ARM芯片的外围电路包括复位电路、实时时钟电路、存储模块、海量数据存储模块、通讯模块、LCD接口电路和触摸屏接口电路,。

其中存储模块由SDRAM和NOR型FLASH 组成，SDRAM 作为ARM 的内存、存放操作系统和应用程序运行的动态数据, FLASH 存储操作系统镜像文件及一些常量参数；海量存储模块提供了IDE/CF卡接口，可以直接接入硬盘和CF卡作为采样数据的海量存储介质；通讯模块由RS- 232、USB2.0及以太网接口组成，可根据实际情况选择其中一种方式作为通讯接口。

基于arm和cpld技术的的温度控制器.

1 引言随着计算机技术的飞速发展，在日常生活和生产中，人们要求更精确测量和控制温度等模拟物理量，不仅满足工业现场实时监控，上位PC机遥观、遥测和遥控等，而且要求连-接互联网，以实现远程监控和访问数字化、智能化的传感器功能。

这里提出一种以ARM微控制器为核心，结合CPLD技术的温度控制系统。

该系统将温度传感器采集的信息A/D转换后传输至微处理器处理，其处理数据再经网络接121远程传输。

或通过RS232串行接口与上位机PC机通信实现分布式温度监控系统。

2 系统硬件设计该系统设计主要是针对工业控制领域现场仪器仪表开发的，其硬件设计框图如图1所示，该框图包括ARM微处理器、电源、监控复位、存储器扩展(RAM、Flash和EEPROM)、人机交换接口(LED)、网络通信、温度检测电路、A／D转换、D／A转换输出、RS232通信和CPLD控制电路(外围设备的译码、配置，实现系统的硬件软件化)等模块。

温度传感器测量外部温度信息，在CPLD的控制下，把A／D转换后的数字信号送入ARM微处理器中进行处理，同时通过LCD显示处理信息，由网络接121 远程监控。

当然，现场也可由键盘实时人工干预。

经ARM微处理器处理的数据通过RS232串口传送到上位机进行显示存储。

当然，工作过程中若出现错误，会产生声光报警等。

同时，键盘还可现场干预设置，处理故障等。

这里ARM微处理器选用ATMEL公司32位的AT91M40800。

AT91M40800除具有ARM7TDMI内核外，其内部还集成有许多外围设备，大量内部寄存器可快速完成中断处理。

由于AT91M40800微处理器通过可编程的EBI与片外存储器相连，使其具有较快的访问速度；同时它还具有8个优先级向量中断控制器与外部数据控制器连接，进而提高中断响应速度。

因此，AT91M40800微处理器非常适用于工业实时控制领域，是嵌入式工业控制器中处理器的最佳选择。

2．1 网络通信接口电路设计AT91M40800本身无ETHERNET接口，需通过外接以太网控制器实现网络功能。

基于ARM和CPLD的开放式数控系统设计.

基于ARM和CPLD的开放式数控系统设计摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

关键词：Butte随着工业自动化技术和数控技术的飞速发展，数控系统的功能得到了极大的扩展。

用户对数控系统提出可联网、开放性等更高的要求。

开放性是数控系统未来的发展趋势。

开放式数控系统的核心是建立一种对数控系统的软硬件开发商、机床制造商和最终用户都开放的体系结构和标准，使数控系统不依赖于特定的厂家，达到可互联、可互操作、可重组和可互换的目的[1]。

基于工业PC 的开放式数控系统已得到广泛运用，它能够快速开发出独具特色的软件系统，具有良好的人机界面，但资源利用率不高、体积较大、携带不方便。

ARM、CPLD 和DSP等微处理器的快速发展，为开放式数控系统的发展提供了新的实现方法[2]。

ARM具有较强的事务管理功能，可以运行具有良好人机界面的多线程应用程序，其优势主要体现在程序控制上。

CPLD具有较强的逻辑运算能力，可用于进行插补运算及运动控制等。

Windows CE是嵌入式实时操作系统，其独特体系结构和运行机制使其能够快速响应外部中断，并调度相关程序进行处理[3]，可以满足数控系统的实时性要求。

本文提出一种基于ARM9和CPLD的开放式数控系统。

该系统中ARM9移植了Windows CE嵌入式操作系统，通过开发应用程序实现信息输入、运动显示和粗插补等功能； CPLD实现精插补和运动控制。

整个系统具有结构紧凑、集成度高、可靠性强和友好人机交互等特点。

基于ARM+CPLD的三维雕刻机控制系统设计

ａａｚ．ＤｅｇｉｇａｍｂｄｅＮｙｔｇａｉａｈｎａｐｗｔｏｔｌｎｏｒｎｌｅｙｄｓｎｎｎｅｅｄｄＣＣｓｓｍｏｅｒｖｇｍｃｉｉｍｄｕｉｃｎｏｉｂａｄ、ｉｅｆｎｎｅｓｅｈｒｌｇ
基于ＡＲ＋ＣＬ的三维刻机控制系统设计ＭＰＤ雕
殷苏民钱绍祥丁海峰张春树（江苏大学机械电子工程系，镇江２２１）１０３
Ｃｏｔｌｙｔｍｅｉｎｏｈｅｎｒｓｅｄｓｇｆｒｅ—ｄｍｅｓｏｎｒｖｎｃｉｅｂｓｄｏｏｓｔｉｎｉｎｅｇａｉｇｍａｈｎａｅｎＡＲＭ＋ＣＰＤＬ
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维普资讯
第１期２２００６年１２月
文章编号：０１—３９２０１０５０１０９７（０６）２— １９～３

基于ARM处理器的横机控制系统的设计方法研究

１１系统结构设计与比较．
系统的结构相对现有的嵌入式设计方案有所改进，引入的ＦＧＡ是作为协处理单元，同于现有设计Ｐ不方案中仅作为接口单元的设计方法］。这种设计方法把整个系统从功能上面进行了分解。横机编制过程中，制系统要处理大量的数据。花型文件是编制工艺的核心，制工艺越复杂，控编对应的
中图分类号：ＴＮ７９文献标识码：Ａ
０前言
横机是针织行业的重要装备，其控制器的技术水平直接决定了针织产品的竞争力。目前，国内横机控制
系统的设计方案主要分为两种：用单片机为核心的解决方案；用工控机为主控的解决方案。单片机成本采采
前机头的运行位置。并包括罗拉步进电机、断纱检测传感器等其他外围机构。
根据横机生产工艺对控制的要求，进行硬件设计时，在选用了三星的￥Ｃ４ＯＡ３２１ＲＭ９芯片作为主单元的核心，ａｔｅ司的ＬＸＰＣ高性能ＦＧＡ作为从单元的核心。两部分采用３位总线进行数据通信。Ｌｔｉ公ｃＦ３Ｐ２
低，能有限，用单片机为核心设计的控制系统一般人机接口简单，横机实现的工艺简单，功采但无法满足复杂工艺要求。采用工控机稳定性与通用性较强，续开发方便，后这种设计方案的横机可以提供良好的人机接口，能够完成复杂的工艺控制，效率较高，但工控的成本较高，因此这种设计方案一般应用于高端横机设备。目前已经出现了采用嵌入式系统设计方案的横机设备，种设计方案结合了单片机与工控机设计方案这

基于单片机和CPLD的数字相位测量仪设计

《工业控制计算机》2010年23卷第1期正弦信号υ（t）＝υm cos（ωt＋φ）有三个要素：振幅、角频率和初相位。

正弦信号经过不同的时间或不同的网络后可以有不同的相位。

通常所谓相位测量是指对两个同频率信号之间相位差的测量。

相位的测量很重要，如测某元件的阻抗Z＝UI∠φ，因此要知道复阻抗就要知道电压与电流间的相位差φ。

另外在间接调频电路中，利用电压控制谐振电路的中心频率，从而使载波的相位φ产生漂移Δφ，即频率随控制电压改变。

在这种调频电路中要确定控制电压与相移Δφ间线性变换的范围，因而就需要测量输入与输出信号间的相差Δφ，以便确定线性控制的范围。

低频数字式相位测试仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，要求两电网的电信号相同，这就要求精确的测量两工频信号之间的相位差。

还有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具有重要意义。

近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较简单，功能越来越多。

1系统组成系统主要包括整形电路，以CPLD为核心的频率、相位差测量电路，以单片机为核心的计算、控制电路以及以8279为核心的键盘显示电路组成。

系统的结构原理图如图1所示。

图1低频数字相位测量仪结构图1．1整形电路整形电路主要用于将两路具有相位差的正弦波都整形成方波，以便让CPLD可以对其进行计数、测频。

本系统中我们使用两个施密特触发器对两路信号进行整形，电路图如图2所示。

施密特触发器在单门限电压比较器的基础上加入了正反馈网络，可以有效提高抗干扰能力，从而避免信号在过零点时多次触发的现象。

另外，为了保证输入电路对相位差测量不带来误差，必须使两个施密特触发器的门限电平相等。

图2施密特整形电路1．2频率、相位差测量电路本系统主要采用测周期的方法来测量信号的频率。

首先，将整形后的信号进行二分频，那么二分频后信号的高电平宽度正好对应于原信号的周期T。

基于微处理器与CPLD共同控制的LED大屏幕显示系统的设计与实现的开题报告

基于微处理器与CPLD共同控制的LED大屏幕显示系统的设计与实现的开题报告一、选题的背景和意义随着科技的飞速发展和人们生活水平的提高，越来越多的场合需要使用大屏幕进行信息展示。

特别是在体育赛事、演出、商业展示等领域，LED大屏幕已经成为最为流行的展示方式之一。

因此，本课题选取了基于微处理器与CPLD共同控制的LED大屏幕显示系统的设计与实现作为研究对象。

二、选题的主要内容本课题将利用微处理器和CPLD两种芯片的优势，设计一种高效、稳定、可靠的LED大屏幕显示系统。

具体而言，本课题主要包括以下几个方面的内容：1. 硬件设计本课题将设计LED大屏幕显示系统的硬件电路，包括显示模块、控制模块和通信模块等。

其中显示模块将采用高亮度的LED灯珠作为显示元件，控制模块将采用微处理器和CPLD芯片共同实现屏幕显示的控制和管理，通信模块将采用串口通信方式与外部设备进行数据交互。

2. 软件设计本课题将设计LED大屏幕显示系统的软件部分，包括程序的编写、调试和优化等。

其中，程序的编写将分为控制程序、通信程序和显示程序三个部分。

控制程序将负责处理外部控制指令，通信程序将负责处理外部通信命令，显示程序将根据接收到的数据进行屏幕显示。

3. 系统测试本课题将对LED大屏幕显示系统进行全面的功能测试和性能测试，包括对硬件和软件进行单元测试、集成测试和系统测试等，以保证系统的稳定性和可靠性。

三、研究方法和技术路线本课题将采用以下几种研究方法和技术路线：1. 文献调研法通过查阅相关的技术文献和专业资料，了解当前LED大屏幕显示系统的发展现状、研究热点和关键技术。

2. 实验仿真法通过使用仿真软件进行实验仿真，模拟系统运行过程中的各种情况，并对硬件和软件进行性能测试和优化。

3. 实验验证法通过搭建实验平台进行实验验证，在实际环境下对系统进行测试，并对系统进行可靠性、稳定性等指标进行评估。

四、拟解决的关键问题和研究意义本课题主要关注于采用微处理器和CPLD共同控制的LED大屏幕显示系统的设计和实现，旨在解决以下关键问题：1. 如何合理设计硬件电路，提高LED大屏幕的亮度和稳定性？2. 如何设计简单易用、高性能的控制程序和通信程序，能够实现与外部设备进行数据交互？3. 如何实现LED大屏幕的全面功能测试和性能测试？本课题的研究意义在于：1. 提高LED大屏幕显示系统的功能和性能，推动LED大屏幕技术的发展。

基于ARM的嵌入式电脑横机控制器设计

第13卷第2期2006年4月工程设计学报Journal of Engineering DesignVol.13No.2Apr.2006收稿日期:2005-03-17.作者简介:颜钢锋(1959-),男,浙江永康人,教授,博士生导师,从事数码纺织工程、大系统以及混杂系统的建模和控制等研究,E-mail:y gf @.基于ARM 的嵌入式电脑横机控制器设计颜钢锋,王琛銮(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)摘　要:电脑针织横机是羊毛衫生产行业的主要机种,其核心部分是整机控制系统.随着电脑针织的普及,具有高性价比和高集成度的电脑针织横机越来越受到人们的青睐,此类产品的市场需求也越来越大.但目前市场上的横机控制器大多数使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的,前者集成度不高,稳定性也不好,而后者成本较高.通过对电脑横机系统的结构和功能分析,选用基于AR M 内核的EPU 芯片,配合目前高集成度的CPL D 芯片设计了一款新型的嵌入式横机控制器,解决了上述问题,并给出了软硬件设计.该控制器具备完善的织机控制功能、良好的图形用户界面、海量数据存储接口以及优质的网络支持,能够满足绝大多数织机控制需要和用户需求.基于此设计思路的横机控制器性价比和集成度都较高,具有较好的实用价值.关键词:电脑针织横机;硬件设计;软件设计;嵌入式系统中图分类号:T P 273;T P 274 文献标识码:A 文章编号:1006-754X (2006)02-0104-04Design of embedded control system in computerizedflat knitter based on ARMYA N Gang-f eng ,WAN G Chen-luan(Co llege o f Electr ical Eng ineer ing,Zhejiang U niv ersit y,Hang zho u 310027,China )Abstract :Co mputerized flat knitter is alw ay s the main device in the manufacture of knitted sw eater ,w hose co re part is its control system.With the popular ization of computerized knitting ,tho se computerized flat knitters w ith hig h cost-performance and hig h integ ration ar e becoming mor e and m ore popular ,and according ly their dem and is bigg er and bigg er .How ever ,most cur-rent knitters in the market utilize Single Chip M achine as their m ain pr ocessor or ar e developed based o n Industr y Control M achine.T he fo rmer has lo w integration w hile the latter has high co st.Thro ug h analysis on structure and function o f knitter system ,by em ploy ing an EPU chip based o n ARM kernel ,which is coo perated w ith tw o high -integr ation CPLD chips ,an im pro ved embedded control sy stem in com puterized flat knitter w ith its hardw ar e and softw are is designed to solv e the abov e problems.This contro l sy stem has self-contained knitter control functio n,nice graphical user inter face ,v ast data memory interface and topping netw or k support ,w hich guar an-tees that it can fulfill mo st demands of knitter contro l and users ’requirements .Control sy stem based o n such design schem e is outstanding w ith its high co st-perform ance and integration,com-bined w ith its hig h utility.Key words :computerized flat knitter ;hardw are desig n ;softw are design ;embedded system 电脑针织横机是一种平型纬编针织机,一直以来它都是羊毛、羊绒、衫织物生产的主要机种.近年来,在各种纺织机械展览会上,电脑针织横机不断以崭新的面貌出现,其创意革新和技术细节的改变,与其他针织机械相比尤甚,特别是伴随着计算机技术的迅猛发展,横机的电子计算机化已成为一个重要趋势.但目前市场上的横机控制器大多数使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的,前者集成度不高,稳定性也不好,而后者成本较高.为此,笔者率先设计了一种新型的基于ARM 的嵌入式横机控制器,解决了上述问题.1　系统总体介绍新一代的电脑横机主要由传动机构、给纱机构、牵拉机构、密度调节机构、针床横移机构、检测自停装置、整机控制系统等部分组成,其中整机控制系统是核心部分,即所要设计的横机控制器[1].它根据编织要求输入的信号和来自横机的同步信号,及时发出各个控制指令,以实现编织所需的各个特定动作.横机系统结构如图1所示.图1　电脑横机系统结构Fig .1　F ramew or k of t he co mputer ized jacquar d flat knitt er 系统是通过控制对应的电机和电磁铁来完成编织,因此其基本控制对象即为电机和电磁铁.被控制的电机包括1套伺服电机和10套步进电机:(1)1套交流伺服电机,作为主传动电机,通过皮带传动带动机头运动;(2)1套步进电动机,控制针床移位;(3)1套步进电动机,控制卷布牵拉机构;(4)8套步进电动机,调节压针密度.被控制的电磁铁有112套之多,具体分为:(1)纱嘴选择电磁铁两组,每组含8套电磁铁;(2)移圈动作选择电磁铁4套,用于选择脱圈还是受圈;(3)集圈动作选择电磁铁8套;(4)脱圈动作选择电磁铁4套;(5)选针器8组,每组含10套电磁铁.由此可见,被控对象数目众多.本设计中的横机控制器具备以下功能:(1)完善的织机控制功能,并能识别目前市场上流行的多种花型文件格式;(2)良好的图形用户界面,提供基本控制输入和状态输出;(3)海量数据存储接口,支持硬盘/CF 卡(Com pact Flash 卡)等现代海量存储器;(4)对网络良好的支持.2　硬件设计硬件平台主要包括主控制板CPU 核心应用系统电路、工艺部件(电磁铁与电机)扩展电路、功率驱动电路、键盘与显示电路和外存储器接口电路这几部分.采用分板设计,ARM 核心应用系统作为一块电路板,工艺执行子系统作为另外两块电路板.硬件实现框图见图2.由于电脑针织横机共有223路输入输出信号,且处理器的I /O 口资源有限,于是在1片ARM 芯片作为主处理器的基础上扩展了2片CPLD 芯片,大部分与工艺相关的输入输出信号都连到CPLD上.本设计中主处理器选用SAMSU NG 公司的S 3C 44BOX 处理器,这是一款16/32位ARM 7TDM I RISC 处理器(66M Hz ),丰富的片上外设使其成为杰出的高性价比和高性能的EPU 解决方案[2].2片CPLD 芯片均选用Cy press 公司的CY 37128,它内含128个宏单元,具有极高的密度和工作速度,主频最高可达167MHz,可完成较复杂的逻辑功能[3].主处理器通过总线给CY37128写入命令、传输/读取数据,并由CY37128执行相应的时序和逻辑处理,再将处理后的信号反馈给底层的执行器,以此来控制电脑横机的运行;同时CY37128集中收集外部众多的中断信号,再由主处理器的中断引脚向它发出中断申请.ARM 核心应用系统提供了LCD 接口、键盘接口、IDE 接口、串行通讯接口和以太网接口等,很好地解决了用户界面和网络通讯的问题[4].另外,由于S 3C 44B 0X 片内是不带启动FLASH 和RAM 的,因此必须扩展适当容量的FLASH 和RAM.板上扩展了3块存储器(FLASH,SDRAM 和IIC EEPROM ).Flash 选用的芯片为K 9F 2808,容量为16M ×8bit ,SDRAM 选用的芯片为HY 57V65160B,容量为4M ×16bit,足够下载操作系统和应用程序.IIC EEPROM 采用AT 24C04,容量为4k ,用以存储系统的一些用户信息,由于S3C44B0X 内置有IIC 控制器,将AT 24C04与之连接非常方便. 工艺执行子系统A 完成3路用户输入(停止、启动和慢动)、80路电磁铁的控制及27路检测信号的监听工作,其中27路检测信号包括8路位置传感信号、5路故障信号、3路位置计数信号和11路零位・105・　第2期颜钢锋,等:基于AR M 的嵌入式电脑横机控制器设计图2　硬件实现框图Fig.2　F ramew o rk o f har dwar e design置传感信号,充分反映了横机当前的工作状态;工艺执行子系统B用于控制其余32路电磁铁、10路步进电机以及与交流伺服控制器的接口信号.由于工艺要求,步进电机只需进行位置控制即可.主传动电机采用伺服电机控制,其驱动器采用三菱通用M R-E系列,有位置和速度两种控制模式,其编码器采用10000脉冲/转分辨率的增量位置编码器,可进行高精度的定位.系统带自检模块,出现故障(例如纱线断路、卷布等)时,就会引起故障检测信号的异常,执行子系统A收到信号后就会及时向主处理器提出中断申请并处理,这样确保了纺织过程的顺利进行.由于两个工艺执行子系统中都有上百路的输入输出信号,CPLD芯片无法满足如此大的电流要求,因此必须在CPLD与设备之间增加电路增强驱动.这里使用的是SN74LVC245芯片,8路缓冲,其电源与地引脚之间通过电流最高可达100mA.还要注意的是,执行子系统中有多路电源(其中外部电源5V,I/O信号3.3V,电磁铁信号12V,交流伺服电机信号24V),并且整机系统工作在条件恶劣的工业环境中,因此信号的隔离就显得非常重要.本设计中强弱电信号的隔离通过光电耦合器T LP521来实现,工作时前向电流为10mA左右.3　软件设计系统软件由四大块组成:底层设备驱动程序、应用程序、工艺中间件和操作系统[5].系统软件结构图见图3.驱动程序包括电磁铁驱动、电机驱动、键盘驱动和LCD驱动等.应用程序包括纺织应用软件、花型文件管理软件和花型文件浏览器.工艺中间件主要指纺织虚拟机(knitting v ir tual m achine, KVM),KVM是指连接纺织工艺和底层控制命令的部分,将纺织工艺过程转化成对电磁铁与电机等设备的控制信号.本设计特意将KVM从嵌入式软硬件中独立出来,这样做的目的是为了使控制层次更加清晰,易于管理.操作系统在如此复杂的嵌入式设计中是必要的,这里选用嵌入式Linux系统.作为一种开源的可裁剪软件平台系统,它是发展未来嵌入式设备的绝佳资源.最终移植好的嵌入式Linux能提供完善的支持,包括任务调度、存储分配、中断管理、网络服务、文件系统、网络支持和GUI等[6].值得一提的是Boot Loader程序的设计,Boot Loader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序.通过这段小程序,可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,为最终调用操作系统内核准备好正确的环境. KVM是实现具体纺织过程的关键所在,其功能主要包括花型文件格式的翻译和设备动作的解析.在纺织领域,由于电子纺织设备的多样性,纺织设备使用的花型文件也存在多种格式,一种新产品的推出不仅要支持厂商自己定义的花型文件格式,还要与市面上已有的花型文件格式兼容.本设计中KVM的设计就充分考虑了这一点,它可对多种当前市面上流行的花型文件格式进行翻译解读.KVM 的另一个重要功能就是设备动作的解析,横机的针・106・工　程　设　计　学　报第13卷图3　系统软件结构F ig.3　F r amewo rk o f system soft war e织产品一般由线圈(包括倾斜线圈和转移线圈)、浮线、悬浮等基本的针织组织结构单元根据花纹要求复合而成,过程相当复杂,KVM要做的就是将每一个工艺对应的设备动作整理成一个软件包,在需要动作的时候再调用.纺织应用软件是系统软件的核心部分,它首先会初始化KVM,然后打开外部横机控制器执行设备,慢速试运行,操作人员确认无误后再全速运行.紧接着程序会进入一个循环,等待用户命令或者外部事件.当有外部事件发生时,它会首先判断是否是停机、变速等普通用户触发事件,若是则通过相应的驱动程序响应,否则就是与工艺相关的信号事件,会被转交给KVM处理.KVM按照工艺执行策略对信号事件进行分析,然后输出具体的硬件执行命令,调用相应驱动程序处理.在织机运行过程中,不停地有外部信号被捕获,于是就实现了整个纺织过程.4　结　语本设计中横机系统的机械部分完全由江苏省通力制造公司提供,在此基础上选用基于ARM内核的EPU芯片,配合目前高集成度的CPLD芯片设计的横机控制器,成本低,集成度较高,且性能良好,具有较高的实用价值.参考文献:[1]黄元顺.电脑横机主要机构及原理研究[J].上海纺织科技针织缝纫,1998,26(5):40-41.HU A N G Yuan-shun.Inv est ig ate in t he main str uct ur e and elements of co mputer ized flat knit ter[J].Jour nal of Science and T echnolo gy in Spinning,1998,26(5): 40-41.[2]杜春雷.A RM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社,2003.DU Chun-lei.Config ur ation Sy st em and Pr og ramm e inA RM[M].Beijing:Q ing hua U niver sity P ress,2003.[3]徐志军.CPL D/FP GA的开发与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.X U Zhi-jun.Develo pment and Applicat ion in CPL D/F PG A[M].Beijing:Electr ic Industr y P ress,2002.[4]李驹光.A RM系统开发详解[M].北京:清华大学出版社,2003.L I Ju-g uang.Ex planation in Developing A RM Sy stem [M].Beijing:Q inghua U niv ersit y Pr ess,2003.[5]桑　楠.嵌入式系统原理及应用开发技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.SA N G Na n.P rinciple and A pplicatio n T echnolog y in Embedded System[M].Beijing:Beijing A viatio n& Spaceflight U niver sity P ress,2002.[6]刘峥嵘.嵌入式L inux应用开发详解[M].北京:机械工业出版社,2004.L IU Z heng-r ong.Ex planat ion in A pplication o f Embed-ded L inux[M].Beijing:M echa nical Industr y Pr ess, 2004.・107・　第2期颜钢锋,等:基于AR M的嵌入式电脑横机控制器设计。

一种基于arm+cpld的车载步进电机控制器设计

文献标志码：A
文章编号：1001-6848(2020)04-0103-04
Design for a vehicle stepper motor controller based on ARM + CPLD
WANGFujoe， YUZhangbo (Shan.ong Depu.a Electric Mo°s Co.，@a0，ZOo Shan.ong 255200，China)
CPLD内部的驱动电：
臂所产生的PWM信号占空比来实现，即过CPLD
的I/O -
连到H桥驱动电路的桥臂。相比传统
的对A、B绕组电流进行采闭
方案，本
计
电流采样、电比较、信号回采能
块，
的前提下，极大地降低
器
产品的设计冗余度，提
％
原理为在不改变电机
计的前提下，通过特定
的驱动方式，每次只改变电机绕组中额定电流的一部
o引言
步进电机是根据电磁原理，通过脉冲控制的一
种执行装置，其本上是一种
步电
机［1］。当两相步进电机的A、B两相绕组被不断地
输入不同幅值的电流时，A、B两组磁极线圈会产生的磁，步进电机的转子在合磁的作用
下发生转动％步进电机具有精度高，反灵敏，无
积累误差的，在现代
汽车
精
度高和
果好的场合得到广泛地应用(2-)。
SPC
发至CPLD,最后，CPLD根
到的
进行
出％
与程
比，基于电
的CPLD具备
的稳定性和
；但CPLD
处理
和算法实现
足，因此要借助于ARM处
理器的高集成度和
处理速度
精度上的

基于ARM+CPLD的步进电机控制系统设计

＿
ｏｅ：ｌｃｒｍｏｏｏｎｐｎｅｅｔｏｔｒｐｅ，ｗｒｔ：ｌｃｒｍｏｏｗｒｔ，ｉｅｅｔｏｔｒｅｉｅ
＿
机及其他控制系
ＣＰＬＤ
统进行通信与级
ｒｌａｅｅｅｔｏｔｒｅｅｓ，ｅｅｓ：ｌｃｒｍｏｏｒｌａｅ
号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个
数，可以对电机精确定位。
与大规模可编程逻辑器件ＣＬ为硬件平台构建步ＰＤ进电机控制系统，并在ＡＲ处理器中配以Ｌｎｘ．Ｍｉ２６ｕ
内核作为系统软件平台，探讨基于嵌入式Ｌｎｘ的步ｉｕ
３硬件系统设计
３１系统硬件方案设计．系统硬件平台采用Ｓｍｕｇ公司的￥Ｃ４０ａｓｎ３２１ＸＣＵ与大规模可编程逻辑器件ＣＬＰＰＤ进行构建，其中
￥Ｃ４０Ｐ３２１ＸＣＵ作为系统中央处理器，负责系统任务２１年第２自动化与信息工程３ｏ１期３
凰应用技术
基于ＡＭＣＬＲ＋ＰＤ的步进电机控制系统设计
刘鹏孙有峰邹杰任开春
（．庆通信学院１重２６６ｌ部队通信装备修供基地）．５３
摘要：本文介绍了步进电机的控制原理，在分析步进电机和驱动程序接口的基础上，给出了一个在嵌入式
开始在用Ｌｎｘ台来开发自己的产品。ｉ平ｕ
步进电机的控制。常用的步进电机分为反应式步进电机和感应子式步进电机，文中所述系统采用的是感应

一种基于ARM + CPLD的三相无刷直流电机模型参考自适应PI调速控制系统

一种基于ARM + CPLD的三相无刷直流电机模型参考自适应PI调速控制系统张家明;张利军【期刊名称】《动力系统与控制》【年(卷),期】2018(007)001【摘要】本文设计并开发了一种基于ARM + CPLD的三相无刷直流电机模型参考自适PI调速控制系统:由CPLD芯片实现无刷直流电机的换相与方波驱动、快速故障保护,兼具电机转子机械转速实时测量功能;由ARM芯片实现模型参考自适应PI控制算法。

ARM与CPLD之间通过SPI总线接口实现全双工通信,两块芯片联合工作实现电机转速的精确控制。

通过Simulink仿真和实际试验,验证了该驱动控制系统硬件结构和控制算法的有效性。

采用的模型参考自适应PI控制算法,提高了无刷直流电机闭环负反馈控制的鲁棒性,使得电机参数或者电机负载发生变化时,在不重新整定PI参数的前提下,闭环控制系统依然能够保持良好的控制性能。

【总页数】13页(P39-51)【作者】张家明;张利军【作者单位】[1]中车青岛四方车辆研究所有限公司,山东青岛;;[1]中车青岛四方车辆研究所有限公司,山东青岛【正文语种】中文【中图分类】TP2【相关文献】1.基于ARM+CPLD的无刷直流电机控制系统 [J], 唐立军;桂欣;贺慧勇;吴定祥;王哲;李芃2.基于RBF神经网络在线辨识的永磁无刷直流电机单神经元PID模型参考自适应控制 [J], 夏长亮;李志强;王明超;刘均华3.基于遗传算法的无刷直流电机模型参考模糊自适应控制 [J], 吕金华;王林4.基于模型参考自适应的永磁同步电机速度观测器中PI参数调节方法 [J], 刘小俊;张广明;梅磊;王德明5.基于CPLD的无刷直流电机全硬件PI控制系统设计 [J], 杨林;刘曰涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计.

基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

关键词：Butte近几年来，电线、电缆、光纤等产品的需求量大大增加，外径尺寸的质量控制成为许多生产厂家急需解决的问题。

传统的测试手段有以下几种：(1)手工测量法：采取先加工后测量的方法，精度一般，人为因素多，劳动强度大，信息反馈慢，直接影响了线材的质量和生产效益。

(2)接触法测量：精度较高，但易磨损，重复测量精度差。

(3)光电二极管阵列测量法：速度快，易处理，但精度差。

因此，必须有一套高精度的实时在线检测系统，一方面可使生产人员及时了解线径的大小及偏差，另一方面给生产机构伺服系统提供正比于偏差的反馈量，实现反馈控制。

以线阵CCD高精度传感器为核心组成的动态外径测量仪器具有速度快、精度高、抗干扰能力强等优点[1]，成为最为理想的工业在线检测手段之一。

1 CCD测径原理电荷耦合器件CCD（Charge-coupled Devices）是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。

目前，CCD技术已发展成一项具有广泛应用前景的新技术，成为现代光电子学与测试技术中最受关注的研究热点之一。

线阵CCD测量直径系统的原理图如图1所示。

图中，1为光源；2为透镜，作用是汇聚光能；3是一片毛玻璃，其作用是尽可能使光能够均匀分布；4为被测线缆；5就是要在其上成像的线阵CCD传感器。

线缆直径测量的原理如下：经光源1发出的光通过一系列透镜2后校正为近似的平行光。

双CPLD扩展的ARM9横机控制系统软件设计

双CPLD扩展的ARM9横机控制系统软件设计汝吉东;王颖;孙振龙【摘要】针对横机控制机构繁多、控制程序复杂、控制要求实时性,提出ARM9和双CPLD的控制系统软件设计.在详细分析横机控制系统的控制需求基础上,提出软件系统结构及实现方法;设计了CPLD和控制开关设备驱动程序,以及ARM9控制程序,其中ARM9控制程序分为ARM9控制程序、通讯协议的设计,根据数据传输需求设计了通讯协议以及传输的数据帧格式;设计了测试软件,对系统软件的部分功能进行测试.测试结果表明,系统软件运行具备实时性和可靠性,满足了高性能横机控制需求.【期刊名称】《毛纺科技》【年(卷),期】2015(043)005【总页数】4页(P51-54)【关键词】ARM9;CPLD;控制系统;软件设计【作者】汝吉东;王颖;孙振龙【作者单位】齐齐哈尔大学轻工与纺织学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学网络信息中心,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔大学招生办,黑龙江齐齐哈尔161006【正文语种】中文【中图分类】TS183.42电脑横机作为重要机电一体化纺织设备之一，电子技术在横机上应用占重要地位，包括电子选针技术，编织电脑控制技术，花型准备系统等，可见对于具备数量繁多、操控复杂、高速实时性特性的横机控制，控制系统软件的研发具有重要意义[1]。

近年来，我国横机的控制水平和控制技术已经取得一定成绩，但相对于国际领先水平还有一定距离，如繁多且复杂的控制机构、编织工艺程序化的控制技术和高速编织的高实时性控制等 [2-4]。

为此，本文在双CPLD扩展ARM9控制器硬件基础上，研发软件系统，该系统满足了横机高速运行控制，具备异常处理功能，并设计了系统测试程序。

经测试，系统具有实时性高，运行稳定，可网络化管理优点，满足了高性能横机控制需求。

横机控制系统机构包括：传动机构、给纱机构、牵拉机构、密度调节机构、针床横移机构、检测自停装置、整机控制系统等，对应横机上的控制部件，主要有步进电动机、电磁铁、传感器等。

基于CPLD+ARM的CNC电火花机床控制系统的设计

基于CPLD+ARM的CNC电火花机床控制系统的设计
职燕;徐健
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2010(026)035
【摘要】利用CPLD和ARM组建电火花加工机床的嵌入式控制系统,该平台具有很强的封装性,利用其软件硬化的特点,提高系统的稳定性和加工速度.成本低,在加工过程中能精确控制,提高加工精度和效率.该系统移植μc/OS-Ⅱ实时操作系统,具有很强的实时性.
【总页数】3页(P57-58,79)
【作者】职燕;徐健
【作者单位】541004广西桂林,桂林理工大学;541004广西桂林,桂林医学院【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.开放式电火花线切割机床CNC系统的设计 [J], 马银平;王琦;曹慧兰
2.基于PIC单片机的电火花线切割机床控制系统设计 [J], 杨汉松;张永俊;邓志敏
3.电火花加工机床的开放式CNC系统设计 [J], 苏益;裴景玉;胡德金
4.新型CNC机床控制系统的设计 [J], 吴希让;吴国玥
5.基于嵌入式ARM和DSP的电火花线切割机床控制系统设计 [J], 李鸿; 梁荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。