基才ARM和μC/OS-Ⅱ的人造提花毛皮机控制系统

　　1 引言

　　人造提花毛皮机是生产人造提花毛皮的针织机械。人造提花毛皮广泛用于服装、玩具、装饰等。随着人民生活水平的不断提高，市场对人造提花毛皮机的需求量也在大幅度上升。同时，对人造毛皮的质量标准也愈加严格，这就要求进一步提高人造提花毛皮机的控制精度和工作效率。ARM处理器具备高性能、低功耗、低成本等优点，将其应用于人造提花毛皮机控制系统，可以提高人造提花毛皮机的处理速度和精度，结合μC/OS-II实时操作系统，实现实时控制，并简化设计系统软件。

　　嵌入式的发展方向是32位内核，因此结合LCD显示及USB存储技术，设计基于ARM和μC/OS-II的人造提花机控制系统具有现实意义。

　　2 系统总体结构

　　本系统主要由ARM微处理器、存储器、USB接口、步进电机控制、选针器控制、D/A转换电路和键盘及LCD显示等模块组成。系统启动后，微处理器根据设定的针筒转速参数、反馈针筒脉冲数以及梳理头密度参数来控制提花过程，不断检测断毛、断线等自停信号，并根据反馈的针筒脉冲来统计产量和定长自停。USB接口模块主要用于输入花型数据等参数，LCD模块用于显示花型数据。串口通信模块用于实现与人造提花机主机的通讯。其系统总体结构框图如图1所示。

　　3 硬件电路设计

　　在传统提花机的基础上，本系统更新了ARM模块、USB模块以及LCD显示模块，符合人造提花机的发展趋势,满足市场需求。

　　3.1 ARM微处理器系统

　　ARM微处理系统用于管理整个提花控制过程。本系统采用Samsung公司的S3C44BOX微处理器。S3C244BOX微处理器采用ARM7TDMI内核，工作在66 MHz,集成有8 KB Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、71个通用I/O端口、8个外部中断源等。此外，本系统采用专用复位器件IMP811实现准确、高效的复位。系统时钟采用外接10MHz和32.768 kHz的晶体振荡器同时工作，其中,10 MHz晶体振荡器经ARM内部PLL倍频转换为66 M：Hz。32.768 kHz晶体振荡器为ARM的RTC(实时时钟)计时。OMO经上拉电阻接高电平，OM1直接接地，确保OM[1：0]=01，从而确定nGCSO的总线宽度为16位。OM3，OM2同时接地，使得OM[3：2]=00，打开内部PLL模式。PLL-CAD外接700 pF的系统时钟环路电容;VDDRTC是RTC的电源接口，外接3 V电压，为电池供电，不支持3.3 V电压。VDD2外接2.5 V电压，为内核供电。ARM处理器基本系统电路如图2所示。

　　3.2 USB接口模块

　　本系统采用USB接口技术，选用USB控制器SL811HS。SL811HS是Cypress公司可支持全速数据传输的USB控制器，可作为USB主机或作为设备的接口控制器：提供全速和低速两种USB总线速率：片上集成有SIE、单端口Hub、USB收发器以及256 Byte的RAM：3.3 V的工作电压;硬件自动产生帧起始包SOF和CRC5/16校验。采用S3C44BOX的nGCS5选通USB控制器SL811HS。SL811HS的其他信号线与S3C344BOX的引脚对应相连。CPU可从外部U盘提取花型数据,具有即插即用功能，取代了传统提花机中的串口通信模块。USB接口硬件电路图如图3所示。