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基于ARM和Linux的横机控制系统设计

作　者: 王红凯
导　师: 刘妹琴
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 横机 嵌入式 ARM Linux FPGA 模糊控制 设备驱动程序
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 5次
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内容摘要


本课题所研究的横机是一种由嵌入式控制器系统控制的自动化程度很高的纬编针织机,主要用于针织服装的编织制造。我国是纺织大国,横机需求量大,自主研发全自动电脑横机有广泛的市场前景。通过对横机机械系统结构和原理的分析,本文提出了一种横机控制系统硬件解决方案。该方案主要由主控制器、协处理器、驱动电路等三部分组成。以ARM作为主控制器,负责编织工艺和人机接口设计;以FPGA作为协处理器,执行ARM的命令,控制后续电路动作;驱动电路主要面向横机机械部件,并向前端电路提供硬件接口。基于该硬件系统解决方案,本文继而提出了一种新型的软件系统解决方案。该方案基于嵌入式Linux操作系统实现,主要由罗拉系统控制算法、驱动程序、横机编织控制程序和图形用户界面等四部分组成。罗拉系统采用模糊控制算法,控制卷布速率;驱动程序实现ARM和FPGA的通信;横机编织控制程序将花型文件中的数据转换为机械部件的动作,实现整个编织过程;图形用户界面提供良好的人机界面,方便操作。最后详细介绍了整个横机控制器系统的调试流程,涉及硬件调试、软件调试和软硬件联合调试等。与传统电脑横机相比,基于此设计方案的横机技术含量较高,成本低,可移植性强,并可实现联网控制。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-4
目录  4-6
第1章 绪论  6-12
  1.1 引言  6
  1.2 项目背景  6-8
    1.2.1 横机的发展过程  6-7
    1.2.2 国内外现状与发展趋势  7-8
  1.3 项目的研究意义与应用前景  8-9
  1.4 课题主要研究内容与关键技术  9-10
  1.5 本文的组织结构  10-12
第2章 横机硬件系统设计  12-26
  2.1 横机机械结构介绍  12-14
  2.2 硬件系统总体设计  14-15
  2.3 ARM主控模块的设计与实现  15-19
    2.3.1 主控模块简介  15
    2.3.2 主要电路模块的设计与实现  15-19
  2.4 FPGA协处理器模块的设计与实现  19-23
    2.4.1 FPGA协处理器模块简介  19-20
    2.4.2 主要电路模块的设计与实现  20-23
  2.5 驱动电路的设计与实现  23-26
    2.5.1 磁保持驱动设计  23-24
    2.5.2 选针器驱动设计  24-25
    2.5.3 其他驱动电路设计  25-26
第3章 横机软件系统设计  26-56
  3.1 软件系统总体设计  26-27
    3.1.1 软件系统控制对象  26-27
    3.1.2 软件系统总体架构  27
  3.2 嵌入式Linux操作系统的移植  27-36
    3.2.1 Linux内核文件结构  28-30
    3.2.2 Linux内核的移植  30-34
    3.2.3 编译内核  34-36
  3.3 基于Linux的驱动程序设计  36-43
    3.3.1 Linux设备驱动程序概述  36-37
    3.3.2 Linux设备驱动程序结构  37
    3.3.3 驱动程序硬件介绍  37-38
    3.3.4 驱动程序的具体实现  38-43
  3.4 基本硬件控制程序设计  43-48
  3.5 基本硬件测试程序设计  48
  3.6 基于Linux的编织控制程序设计  48-53
    3.6.1 编织控制程序总体架构设计  48-50
    3.6.2 系统初始化  50
    3.6.3 编织原理  50
    3.6.4 卷布系统模糊控制算法的设计与实现  50-53
  3.7 基于Qt/Embedded的软件界面设计  53-56
    3.7.1 Qt简介  53-54
    3.7.2 开发流程  54-56
第4章 调试  56-71
  4.1 硬件调试  56-57
    4.1.1 脱机检查  56
    4.1.2 利用JTAG进行调试  56-57
  4.2 软件调试  57-66
    4.2.1 开发平台的建立  57-60
    4.2.2 源代码文件的编译  60-63
    4.2.3 映像文件的烧写  63-65
    4.2.4 应用程序的下载  65-66
  4.3 软硬件联合调试  66-68
    4.3.1 ARM主控制模块接口调试  66-67
    4.3.2 FPGA控制横机机械部件  67
    4.3.3 ARM、FPGA联合调试  67-68
  4.4 试织图  68-71
第5章 总结与展望  71-74
  5.1 总结  71-72
  5.2 展望  72-74
参考文献  74-76
攻读硕士期间发表论文情况  76-77
附录  77-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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