CN206819125U - 电脑横机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电脑横机控制系统，包括ARM9处理器、ARM7处理器和FPGA控制器，所述ARM9处理器和所述ARM7处理器通过CAN总线连接，所述ARM9处理器和所述FPGA控制器通过I/O总线连接，所述ARM7处理器与导纱器、清针三角、度目马达电性连接，所述FPGA控制器与机头、摇床、罗拉步进电机电性连接，所述ARM9处理器集成LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NAND FLASH控制器，所述ARM9处理器用于通过所述CAN总线将用户的编织操作指令发送至所述ARM7处理器，以控制所述导纱器、清针三角、度目马达，所述ARM9处理器还用于通过所述I/O总线将用户的编织操作指令发送至所述FPGA控制器，以控制所述机头、摇床、罗拉步进电机。该电脑横机控制系统具有高性能低成本的特点。

Description

电脑横机控制系统

技术领域

本实用新型涉及纺织机技术领域，特别是涉及电脑横机控制系统。

背景技术

横机是生产毛衫的重要机器设备，能够对毛、麻、棉、丝、混纺纱线以及各种化纤进行编织。由于人工成本提高及消费者的要求的提高，传统的手摇横机在此时已经显得效率低下、生产出来产品质量低。全自动电脑横机它有机地整合了现代计算机控制、机械设计、电子技术、纺织工艺等多项技术，可以让编织生产过程自动化，能高效编织提花、集圈、及其它花型产品。

我国是个纺织大国，每年用于进口高档织机上的外汇就达十几亿美元，国内针织行业的迅速发展急需大量的电脑横机，进口的横机虽然作业性能高，但价格昂贵，大部分中小型毛针织企业难以承受；而国内自主的横机，虽然价格便宜，但产品性能较差。由于横机控制系统是横机的核心部分，也是决定横机的成本和功能的关键部件，因此，要开发高性能低成本电脑横机，必须开发高性能低成本的横机控制系统。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种高性能低成本的电脑横机控制系统。

一种电脑横机控制系统，包括ARM9处理器、ARM7处理器和FPGA控制器，所述ARM9处理器和所述ARM7处理器通过CAN总线连接，所述ARM9处理器和所述FPGA控制器通过I/O总线连接，所述ARM7处理器与导纱器、清针三角、度目马达电性连接，所述FPGA控制器与机头、摇床、罗拉步进电机电性连接，所述ARM9处理器集成LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NAND FLASH控制器，所述ARM9处理器用于通过所述CAN总线将用户的编织操作指令发送至所述ARM7处理器，以控制所述导纱器、清针三角、度目马达，所述ARM9处理器还用于通过所述I/O总线将用户的编织操作指令发送至所述FPGA控制器，以控制所述机头、摇床、罗拉步进电机。

根据本实用新型提出的电脑横机控制系统，将FPGA控制器作为协处理器，有效减轻了ARM9处理器的负担，保证作业性能，采用分开控制方式，ARM7处理器负责控制导纱器、清针三角、度目马达电性，FPGA控制器负责控制机头、摇床、罗拉步进电机电性，功能划分更合理，更符合软件开发的要求，能够使开发时间缩短及代码结构清晰，有利于降低产品成本，此外，由于ARM9处理器集成了LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NANDFLASH控制器，在使用时，只需将花型文件存储在U盘上通过USB接口传入到大容量的NANDFLASH中，解析程序对其进行相应的解析后，将控制指令传给FPGA控制器，通过FPGA控制器来执行具体的指令，能够有效提升传输速度，保证产品性能。

另外，根据本实用新型提供的电脑横机控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述电脑横机控制系统还包括为ARM9处理器供电的电源电路，所述电源电路包括依次连接的开关电源、开关电压调节器、稳压芯片，所述开关电压调节器用于对所述开关电源提供的电压进行降压，所述稳压芯片用于将降压后的电压转换为目标直流电压。

进一步地，所述开关电压调节器采用LM2596。

进一步地，所述稳压芯片采用LD1117芯片。

进一步地，所述电脑横机控制系统还包括第一无源晶体振荡器和第二无源晶体振荡器，所述第一无源晶体振荡器和所述第二无源晶体振荡器分别所述ARM9处理器电性连接，所述第一无源晶体振荡器的频率为14.7456MHz，所述第二无源晶体振荡器的频率为32.768KHz。

进一步地，所述电脑横机控制系统还包括复位电路，所述复位电路与所述ARM9处理器电性连接，所述复位电路至少包括IMP8115芯片。

进一步地，所述ARM9处理器采用32位的ARM处理器EP9315。

进一步地，所述ARM7处理器采用32位的ARM7处理器LPC2294。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型第一实施例的电脑横机控制系统的结构示意图；

图2是图1中电源电路的电路图；

图3是本实用新型第二实施例的电脑横机控制系统的结构示意图；

图4是图3中复位电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型的一实施例提供的电脑横机控制系统，包括ARM9处理器10、ARM7处理器20和FPGA控制器30，所述ARM9处理器10和所述ARM7处理器20通过CAN总线40连接，所述ARM9处理器10和所述FPGA控制器30通过I/O总线50连接。

所述ARM7处理器20与导纱器、清针三角、度目马达电性连接，具体的，所述ARM7处理器20采用32位的ARM7处理器LPC2294，LPC2294采用144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、4路高级CAN通道、PWM输出以及多达9个的外部中断，所述ARM7处理器20主要负责机头上度目电机、导纱继电器的控制、清针控制、探针控制、机头与ARM9处理器10之间的CAN通信。通过CAN总线40与ARM9处理器10进行通信传送编织时度目电机控制、导纱继电器控制、清针与控针控制的指令与数据，对机头上度目电机的方向、使能、步进长度控制、导纱器吸合与脱离进行控制，从而实现各种花型的纺织品。

所述FPGA控制器30与机头、摇床、罗拉步进电机电性连接。具体的，所述FPGA控制器30采用32位的LatticeXP2FPGA，LatticeXP2器件将基于FPGA结构的查找表(LUT)与闪存非易失单元组合在一个被称为flexiFLASH的结构中，所述FPGA控制器30能够实现I/O扩展、地址译码、机头主伺服、摇床伺服、罗拉步进电机的动作快慢及方向和脉冲输出、众多同步信号的实时监测等功能。大大地减少了ARM9处理器10的负担，提高了数据的处理能力。通过基板上的模拟I/O接口与ARM9处理器10实现通信，准确可靠地执行花型文件解析出来的指令。实现对机头主伺服的加减速及运动方向、摇床伺服的方向及快慢、罗拉开闭的控制，将电机的控制从主控制级中分离出来，使横机系统结构更加清晰可靠。在具体实施时，机头是在针床上左右来回移动，机头上配有霍尔传感器，在经过针床上的磁针条栅格时，会产生针中断信号传送到FPGA控制器30上，FPGA控制器30根据该针的花型数据，输出相应的控制指令。这样就可以为ARM9处理器10减少很多的处理时间，提高系统的实时响应能力。

所述ARM9处理器10集成LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NANDFLASH控制器，所述ARM9处理器10用于通过所述CAN总线40将用户的编织操作指令发送至所述ARM7处理器20，以控制所述导纱器、清针三角、度目马达，所述ARM9处理器10还用于通过所述I/O总线50将用户的编织操作指令发送至所述FPGA控制器30，以控制所述机头、摇床、罗拉步进电机。具体在本实施例中，所述ARM9处理器10采用32位的ARM处理器EP9315。所述ARM9处理器10能够提供人机互动界面、编织参数编辑按键、花型文件传输接口、网络下载传输接口、蜂鸣器报警、通用GPIO接口等功能，此外，可以充分利用EP9315片上丰富的外设接口，如：LCD外设接口连接LCD显示屏，操作人员可通过显示屏查阅机器的参数、度目马达参数、摇床补偿、纱嘴替换、系统时间等多种参数，同时也可以实现编织信息、传感器传输的同步信息的实时显示；8*8的小键盘接口可为38个可编辑按键提供连接接口，实现对编织数据以及机器参数的修改；三端口USB2.0接口提供USB花型文件传输接口，在电脑上借助上位机打版软件设计好的花型文件通过USB接口传入到主控制器的NAND中，然后读取到内存SDRAM中运行，解析程序对花型文件进行解析，得到编织的动作指令，通过CAN总线40传输给ARM7处理器20，ARM7处理器20根据动作指令控制导纱器、清针三角、度目马达的动作；以太网媒体存取控制器则可外接物理层接口芯片来实现网络扩展，方便开发过程中对内核文件与资源文件的下载。

请继续参阅图1，本实施例中，所述电脑横机控制系统还包括为ARM9处理器10供电的电源电路60，所述电源电路60包括依次连接的开关电源601、开关电压调节器602、稳压芯片603，所述开关电压调节器602用于对所述开关电源601提供的电压进行降压，所述稳压芯片603用于将降压后的电压转换为目标直流电压。具体的，所述开关电源601提供12V的电源电压，先经所述开关电压调节器602转换成5V，本实施例中，所述开关电压调节器602采用LM2596。最后经过稳压芯片603将5V的电压转化为ARM9处理器10需要的1.8V直流电压，本实施例中，所述稳压芯片603采用LD1117芯片，具体为LD1117S18，详细电路图可参见图2。

根据本实用新型提出的电脑横机控制系统，将FPGA控制器30作为协处理器，有效减轻了ARM9处理器10的负担，保证作业性能，采用分开控制方式，ARM7处理器20负责控制导纱器、清针三角、度目马达电性，FPGA控制器30负责控制机头、摇床、罗拉步进电机电性，功能划分更合理，更符合软件开发的要求，能够使开发时间缩短及代码结构清晰，有利于降低产品成本，此外，由于ARM9处理器10集成了LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NAND FLASH控制器，在使用时，只需将花型文件存储在U盘上通过USB接口传入到大容量的NAND FLASH中，解析程序对其进行相应的解析后，将控制指令传给FPGA控制器30，通过FPGA控制器30来执行具体的指令，能够有效提升传输速度，保证产品性能。

请参阅图3，本实用新型第二实施例的电脑横机控制系统，其在第一实施例的基础上进行了改进，本实施例的电脑横机控制系统还包括第一无源晶体振荡器70和第二无源晶体振荡器80，所述第一无源晶体振荡器70和所述第二无源晶体振荡器80分别所述ARM9处理器10电性连接，所述第一无源晶体振荡器70的频率为14.7456MHz，所述第二无源晶体振荡器80的频率为32.768KHz。通过设置第一无源晶体振荡器70和第二无源晶体振荡器80能够保证系统时钟的正常工作，保证系统可靠运行。此外，本实施例的电脑横机控制系统还包括复位电路90，所述复位电路90与所述ARM9处理器10电性连接，所述复位电路90至少包括IMP8115芯片。复位电路90能够使ARM9处理器10处于一个合理的初始状态，然后从这个初始状态开始工作，复位后指令寄存器指向下一个指令的地址值，使ARM9处理器10从这个地址单元中取指，复位通常发生在系统刚上电，或者断电及发生故障后需重新启动时。

本实施例的电脑横机控制系统采用正逻辑复位，即低电平复位，请参阅图4，由于本实施例中采用IMP8115芯片作为复位电路的核心，当4脚的供电电压低于当前门限电压并持续140ms以上的低电平信号2脚即输入低电平有效的复位信号，或者按下基板下的复位键，通过手动复位，使3脚为低电平，从而可实现系统的正确系统。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电脑横机控制系统，包括ARM9处理器、ARM7处理器和FPGA控制器，其特征在于，所述ARM9处理器和所述ARM7处理器通过CAN总线连接，所述ARM9处理器和所述FPGA控制器通过I/O总线连接，所述ARM7处理器与导纱器、清针三角、度目马达电性连接，所述FPGA控制器与机头、摇床、罗拉步进电机电性连接，所述ARM9处理器集成LCD控制器、触摸屏控制器、UART接口、USB控制器和NAND FLASH控制器，所述ARM9处理器用于通过所述CAN总线将用户的编织操作指令发送至所述ARM7处理器，以控制所述导纱器、清针三角、度目马达，所述ARM9处理器还用于通过所述I/O总线将用户的编织操作指令发送至所述FPGA控制器，以控制所述机头、摇床、罗拉步进电机。

2.根据权利要求1所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述电脑横机控制系统还包括为ARM9处理器供电的电源电路，所述电源电路包括依次连接的开关电源、开关电压调节器、稳压芯片，所述开关电压调节器用于对所述开关电源提供的电压进行降压，所述稳压芯片用于将降压后的电压转换为目标直流电压。

3.根据权利要求2所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述开关电压调节器采用LM2596。

4.根据权利要求2所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述稳压芯片采用LD1117芯片。

5.根据权利要求1所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述电脑横机控制系统还包括第一无源晶体振荡器和第二无源晶体振荡器，所述第一无源晶体振荡器和所述第二无源晶体振荡器分别所述ARM9处理器电性连接，所述第一无源晶体振荡器的频率为14.7456MHz，所述第二无源晶体振荡器的频率为32.768KHz。

6.根据权利要求1所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述电脑横机控制系统还包括复位电路，所述复位电路与所述ARM9处理器电性连接，所述复位电路至少包括IMP8115芯片。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述ARM9处理器采用32位的ARM处理器EP9315。

8.根据权利要求7所述的电脑横机控制系统，其特征在于，所述ARM7处理器采用32位的ARM7处理器LPC2294。