基于EraSoC-1000C的家用電腦繡花機(jī)解決方案

　　當(dāng)托馬斯和愛迪生發(fā)明了電動(dòng)機(jī)后，美國(guó)勝家(Singer)公司于1889年發(fā)明了全世界第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)縫紉機(jī)后，同時(shí)也開創(chuàng)了縫紉機(jī)工業(yè)的新紀(jì)元。二戰(zhàn)后，工業(yè)縫紉機(jī)制造的霸主地位已逐漸被日本所占據(jù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)已成為工業(yè)縫紉機(jī)制造業(yè)的新盟主?？墒敲鎸?duì)工業(yè)縫紉機(jī)市場(chǎng)的日趨飽和以及服裝制造全行業(yè)的利潤(rùn)日益下降的窘?jīng)r，各國(guó)的縫紉機(jī)制造商又重新把市場(chǎng)的焦點(diǎn)投向家用市場(chǎng)，勝家公司更是希望重現(xiàn)一百年前美國(guó)家庭每戶擁有一臺(tái)腳踏式縫紉機(jī)的輝煌歲月。

　　如今，美國(guó)勝家、日本兄弟以及中國(guó)飛躍都相繼上市家用電腦繡花機(jī)或刺繡機(jī)，以期待縫紉機(jī)再次敲開老百姓的家門，可受限于芯片技術(shù)的發(fā)展，使得家用電腦繡花機(jī)的智能化程度、制造成本、維修方式都難于達(dá)到民品的標(biāo)準(zhǔn)。為此，北京中科億芯信息技術(shù)有限公司使用本公司自主設(shè)計(jì)的EraSoC-1000C處理器芯片所開發(fā)的家用電腦繡花機(jī)方案，采用了linux2.6內(nèi)核，并添加實(shí)時(shí)補(bǔ)丁(rtlinux)以使其具備更完善的實(shí)時(shí)系統(tǒng)功能；精致的Qtapia圖形系統(tǒng)軟件(以下簡(jiǎn)稱QT)，避免了采用WinCE而帶來的昂貴授權(quán)費(fèi)用，大大降低了電子控制系統(tǒng)的制造成本，使得電腦繡花機(jī)走入家庭變得指日可待。

　　系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　EraSoC-1000系列芯片作為國(guó)內(nèi)唯一的基于龍芯內(nèi)核的高性能SoC，憑借其強(qiáng)大的CPU處理能力、64位浮點(diǎn)運(yùn)算能力，高效的總線架構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)低功耗的動(dòng)態(tài)變頻技術(shù)、豐富的片上設(shè)備，已廣泛地應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各種嵌入式領(lǐng)域。

　　基于EraSoC-1000C的電腦繡花機(jī)系統(tǒng)主要由三個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)繡花功能：一個(gè)主軸電機(jī)，采用交流伺服交流來控制針頭的上下運(yùn)動(dòng)；X、Y軸步進(jìn)電機(jī)各一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)工作面的橫向與縱向移動(dòng)，系統(tǒng)控制框圖示于圖1。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)圖1所示的整個(gè)系統(tǒng)方案的控制實(shí)現(xiàn)原理，我們把此方案的主控制單元分為上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)，并由一顆EraSoC-1000C芯片來完成上、下位機(jī)的協(xié)同工作。

　　上位機(jī)結(jié)構(gòu)

　　上位機(jī)主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互、文件讀取與解析、部分傳感器信號(hào)的處理；

　　·STN/TFT LCD顯示與觸摸控制的實(shí)現(xiàn)

　　此部分作為人機(jī)交互的主要平臺(tái)，通過控制觸摸屏來控制電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作就是在此部分實(shí)現(xiàn)的。其中液晶部分對(duì)東芝T6963CFG LCD驅(qū)動(dòng)芯片的控制是由EraSoC-1000C引出的8位數(shù)據(jù)線和5個(gè)GPIO實(shí)現(xiàn)的，本次用的黑白屏，如果需要可以用彩色屏，尺寸也可以任意選擇。而觸摸屏的控制是由EraSoC-1000C的spi信號(hào)線和片選線時(shí)鐘線經(jīng)過觸摸屏控制器ADV7843實(shí)現(xiàn)的。

　　·傳感器通過GPIO與EraSoC-1000C的通訊

　　該繡花機(jī)一共用到了6個(gè)傳感器分別由EraSoC-1000C提供的6個(gè)可以作為中斷輸入的GPIO控制。這些傳感器分別是x軸方向電機(jī)的傳感器，y軸方向的電機(jī)傳感器，z軸方向的電機(jī)傳感器，測(cè)試?yán)C花針是不是在上針位(此時(shí)針在所有位置的最高點(diǎn))的傳感器，測(cè)試?yán)C花針是不是離開布的傳感器，和一個(gè)用于是否繞線的輔助功能的傳感器。

　　下位機(jī)結(jié)構(gòu)

　　下位機(jī)主要負(fù)責(zé)輸出電機(jī)控制信號(hào)(PWM)、協(xié)同工作以及部分傳感器信號(hào)的處理。

　　·PWM對(duì)交流伺服電機(jī)的控制

　　在EraSoC-1000C芯片中一共有六路脈沖寬度調(diào)節(jié)/定時(shí)/計(jì)數(shù)控制器(以下簡(jiǎn)稱PWM)。每一路PWM工作和控制方式完全相同，都有兩路輸入信號(hào)(gate_clk_pad_i， capt_pad_i)和一路脈沖寬度輸出信號(hào) (pwm_o)。由于系統(tǒng)時(shí)鐘高達(dá)60MHz，計(jì)數(shù)寄存器和參考寄存器均32位數(shù)據(jù)寬度，這樣開發(fā)人員可通過編成讓PWM產(chǎn)生各種復(fù)雜的近似線性的輸出信號(hào)，非常適合高檔電機(jī)的控制。