摘要：为处理国外工业缝纫机操控体系价格昂贵，国内用户难以承受的现实问题，经过根据ARM和FPGA的嵌入式技能，完结了一款特种工业缝纫机的操控部分的技能计划，提出相关硬件模块的规划和规划过程中应该留意的问题、软硬件渠道具有杰出的通用性、灵敏性和扩展性。计划的完结具有杰出的社会效益和经济效益。
要害词：工业缝纫机;ARM;FPGA;嵌入式技能;硬件规划
在嵌入式技能在各个领域的运用日益遍及和深化的情况下，将其运用到特种工业缝纫机的智能化、自动化的操控上势在必行。至2007年以来，德国杜克普(DRKOOP)、日本重机(JUKI)、日本兄弟(BROTHER)等闻名的国外缝纫机企业都相继推出了多款特种工业缝纫机电控体系，大大进步了作业功率，深受商场欢迎，可是其价格动辄二十多万，国内的一般中小型企业很难承受。
相关于这些闻名的外国企业，国内的一些闻名缝纫机企业如新杰克缝纫机、中捷(ZOJE)缝纫机基本上仍是在采纳自己出产机械部分，收购国外的一些操控器，然后拼装出售。为此开宣布一款可靠性较高，价格低廉的高速特种工业缝纫机电控体系将会有杰出的商场前景。
1 体系的规划
本体系规划的工业缝纫机由3部分组成，操作面板单元(人机交互单元)、伺服驱动单元以及缝纫机机械单元，其间机械单元由专业缝纫机公司出产，笔者不加以评论。本文规划完结的是全体电控缝纫机的操控部分的技能计划，是完结电控特种缝纫机的最要害部分，经规划开发后以操作面板(人机交互单元)的方法呈现在产品中，伺服驱动单元操控箱与之用RMII以太网方法的差分信号通讯的方法经过电缆线相连。
整个体系的硬件结构图如图1所示。本体系选用的ARM(Advanced RISC Machines)芯片是内核为ARM920T的S3C2440，价格便宜，抗搅扰能力强，能够在1.3 V电压下以极低的功耗作业在高达400 MHz的主频下，易于体系的移植和功用扩展，在做界面显现的时分有共同的优势，可是在电机操控方面也存在相应的短板问题，因而该体系是根据ARM和FPGA(Field Programmable Gate Array)架构的操控体系，其间ARM操控器作为主CPU担任数控体系各个使命的办理调度， 给用户供给操作便利、简略的人机交互界面。作为从处理器，EP2C35-F484的数据线和读/写信号直承受S3C2440芯片相应的数据线和读/写信号操控。EP2C35-F484是一种功用比较强壮的专业级运动操控芯片，能够完结对四轴操控，能够对恣意两轴进行直线和圆弧插补。在本体系中首要作用是完结伺服电机的实时运动操控，主CPU ARM经过总线向其发送操控指令完结各种杂乱的运动。
1.1 电源模块
本体系选用的微操控器要运用多组电源，详细电路如图2所示。因为FPGA内部逻辑阵列作业电压为1.2 V，为削减电源规划难度，让ARM内核也作业在1.2 V的电压下，此刻ARM芯片作业主频为300 MHz，因为ARM I/O口作业电压为3.3 V，因而FPGA的BANK1至BANK8 I/O供电电压也规划成33 V。FPGA锁相环丁作电压为1.2 V。ARM内核作业电压规划要十分精准，因为1.2 V作业电压下芯片作业的主频是300MHz，1.3 V作业电压下芯片的作业主频为400 MHz，假如电压不稳，极有或许呈现程序“跑飞”致使体系作业不安稳，因而规划了两路1.2 V的电压，一路网络标号为+1.2 V，另一路网络标号为PLL_VCC，分别给ARM和FPGA供电，这样就有用的避免了因为搅扰导致电源不安稳的现象。
电源芯片TPS75003是TI公司推出用于Xilinx的SpartanTM—II/IIE/3系列FPGA的高功率功率办理%&&&&&%。这种新的三路器材的功率高达95%，大大地降低了对用在消费类电子产品，通讯和数字视频产品中的完好FPGA体系供电所需的外接元件数量。TPS75003有两个95%功率的3 A降压操控器和一个300 mA LDO(low dropout regulator)调整器，一切通道可调整输出电压，从1.20 V到6.5 V，输入电压规模从2.2 V到6.5 V，其输入电压VDD5V由伺服驱动单元供给。一切三种电源有独自的软起动，用小型陶瓷输出电容能使LDO安稳，每种电源有独自的使能，以便灵敏加电次第。TPS75003因为功率极高，所以比较于线性LDO芯片来说其发热量很小，而且因为其极为细巧，尺度20引脚QFN封装(4.5*3.5*0.9 mm)，这样大大节省了硬件空间。
1.2 复位电路
因为ARM芯片的高速，低功耗，低作业电压导致其噪声容限低，对电源的纹波，瞬态呼应功能，时钟源的安稳性，电源监控的可靠性等诸多方面也提出了更高的要求。本体系在规划的时分，在复位电路中选用的是带IIc(Inter—Integrated Circuit)存储器的电源操控芯片CAT1025JI-30(复位门槛电压为3.30～3.15 V)，这样可进步体系的可靠性。信号/RESET衔接到S3C2440芯片的复位脚nRESET，当复位按键按下时，CAT1025JI-30的/RESET引脚当即输出复位信号。使S3C2440芯片复位。
1.3 LCD模块
S3C2440有专用的LCD(Liquid Crystal Display)操控器，内部集成LCD操控电路，能够支撑单色、4级灰度或许16级灰度屏，而且它能够与256色和4096色的五颜六色STN LCD衔接，这使得液晶屏和ARM的硬件衔接十分简略，极大简化了规划电路。为了适运用户对本钱的考虑和在不同运用场合情况下需求的不同，本课题组规划了两款液晶屏接口电路，分别是争关于SHARP公司的3.5Inch Color TFT-LCD LQ035Q1DG02和AUO公司的5.7 Inch Color TFT-LCD G057VN01，前者配上键盘进行人机交互，而后者则运用接触方法进行人机交互。
背光电源如图3所示。CAT4240芯片是一款DC/DC步进转化器，能够供给1个适合于驱动LED(Liquid Crystal Display)的准确固定电流。作业于1 MHz的同定转化频率，答应该器材能够运用小值的外部陶瓷%&&&&&%和电感。LED以串联方法衔接，经过外部电阻设置的安稳电流来驱动。CAT4240高电压输出级十分适用于包含多达10个串联LED的中型和大型面板的显现。当体系选用3.5 Inch液晶屏时只需将R34焊接上而R33不焊接，当选用5.7 Inch液晶屏时则只需将R33焊接上而R34不焊接。这样能够将两款晶接口电路规划在同一个板卡上，使得本体系兼容两款液晶屏，极大的便利了用户的挑选。
