嵌入式Linux下激光雕刻系统步进电机驱动程序设计

　　前言：随着嵌入式技术的不断成熟，基于嵌入式系统编写特制电路下的设备驱动程序也越来越受到人们的青睐。在各种嵌入式操作系统中，嵌入式Linux是免费的源代码开放软件，可根据需要任意进行剪裁。在嵌入式Linux开发过程中需要为指定设备编写和编译驱动程序，这与以往在PC机上的Linux驱动开发明显不同，本文设计了基于S3C2440嵌入式Linux下激光雕刻系统的步进电机驱动程序。

　　1 硬件系统的设计

　　步进电机开环控制系统主要由中央控制器、步进电机驱动器、传感器以及步进电机四大部分组成。本系统采用基于ARM920t内核的S3C244 0A微处理器作为控制系统的中央控制器，该芯片主频400MHz，最高可达到533MHz，内含多种设备接口，存储器使用64MB的Nand Flash和64MB的SDRAM。图1所示为控制系统框图。　　

　　2 系统的工作原理

　　本系统主要控制两个两相混合式步进电机，分别代表X轴和Y轴带动传能光纤进行激光雕刻。系统采用8路I/O口进行脉冲输出，每4路接一个步进电机驱动器，通过功率放大后，进入步进电机的各项绕组。电机有半步、整步两种工作模式，整步模式的步距角为1.8°，半步模式的步距角为0.9°，整步一周共200步。如：半步模式的两步进电机正转脉冲为{0x11，0x33，0x22，0x66,0x44，Oxcc，0x88，0x99};整步模式为{0x11，0x22，0x44，0x88，0x11，0x22,0x44,0x88}，一个步进电机运作时，只对脉冲时序的高或低4位操作，另外4位为0。而改变脉冲的顺序，即可改变转动方向。在整个控制系统中，数据处理在Linux应用程序中完成，步进量传递给Linux驱动程序后，由驱动程序完成脉冲输出。通过软件来完成脉冲分配，可根据应用系统的需要，随时改变对步进电机的控制。

　　3 嵌入式Linux步进电机驱动程序的设计

　　Linux操作系统将所有的设备(而不仅是存储器里的文件)都看成文件，以操作文件的方式访问设备。应用程序不能直接操作硬件，而是使用统一的接口函数调用硬件驱动程序。设备驱动程序是操作系统内核和硬件之间的接口。Linux设备驱动与内核接口可分为三大方面：a.与系统启动代码的接口对设备进行初始化;b.与内核接口通过数据结构file.operrations来完成;c.与设备的接口对设备进行读写操作。

　　步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。而脉冲信号的频率和脉冲数是控制电机的两个重要方面。本系统步进电机4路脉冲输出由硬件地址0x28000006的bit0～bit3控制，bit0对应MOTOR A+，bit1对应MOTOR B+，bit2对应MOTOR_A-，bit3对应MOTOR_B-。这里针对整步模式下的步进电机进行脉冲分配信号，半步模式的步进电机正转导电状态时的控制顺序为A+_A+B+_B+_B+A-_A-_一A-B-_B-，整步模式的步进电机正转导电状态时的控制顺序为A+_B+_A-_B-。