双核LPC4357微控制器的工业绣花机刺绣控制

　　摘 要：工业绣花机是当代最先进的绣花机械，是纺织、服装领域进行批量、规模生产的一种重要民生设备，也是集光、机、电和网络技术于一体的特色鲜明的机电一体化设备。采用双核LPC4357微控制器设计工业绣花机刺绣控制系统。整个控制系统包括核心控制器与动作协控制器模块、步进电机控制信号模块、主轴电机控制信号模块、外部传感器及开关信号模块、针位、换色控制模块、取、送金片机构控制模块等硬件模块构成。

　　关键词：工业绣花机;控制系统;刺绣;微控制器

　　1 引言

　　工业绣花机是当代最先进的绣花机械，是纺织、服装领域进行批量、规模生产的一种重要民生设备，也是集光、机、电和网络技术于一体的特色鲜明的机电一体化设备。

　　我国绣花机产品是以低成本优势参与国际市场竞争的，近年国内工业绣花机出口创汇大幅增长，工业绣花机的发展取得了很大的进步，发展前景越来越好。但随着用户对绣花机的性能和绣花品质要求越来越高，工业绣花机不断的更新换代。高速度、高精度、高智能化工业绣花机的开发成为当今绣花机产业发展的趋势。

　　2 研究内容

　　基于我国工业绣花机专用刺绣控制器的现况，研究开发基于双核LPC4357微控制器高速实时内核的专用工业绣花机刺绣控制系统。整个控制系统包括核心控制器与动作协控制器模块、步进电机控制信号模块、主轴电机控制信号模块、外部传感器及开关信号模块、针位、换色控制模块、取、送金片机构控制模块等硬件模块构成。同时进行刺绣功能和人机交互软件的设计，开发出一款更加简洁、完整、可靠性高和易于移植的工业绣花机刺绣专用控制系统。

　　2.1 刺绣控制系统的硬件平台设计

　　本项目研发的工业绣花机刺绣专用控制器系统由LPC4357芯片中的M4，M0两个核心处理器来完成数据处理与动作逻辑信号处理与传送，在核心处理器外，按刺绣各执行机构对硬件进行分模块设计，其功能划分主要包括下面几块：(1)核心控制器与动作协控制器模块;(2)步进电机控制信号模块;(3)主轴电机控制信号模块;(4)外部传感器及开关信号模块;(5)针位、换色控制模块;(6)取、送金片机构控制模块。

　　2.2 刺绣控制系统软件功能的设计

　　根据硬件模块的划分，对各模块的功能进一步细分，确定软件设计内容，主要包括以下设计内容：(1)LPC4357双核处理器启动与工作协调;(2)核心处理器与协处理器外设驱动;(3)步进电机控制算法设计;(4)金片机构控制通讯协议。

　　2.3 刺绣控制系统人机交互软件的设计

　　人机交互的目的是为用户方便浏览、编辑花样，设置刺绣系统参数、同时监视刺绣状态，其主要设计内容包括：(1)液晶屏驱动接口代码编写;(2)按键驱动接口代码编写;(3)单窗口界面设计与跳转;(4)消息机制的实现。

　　3 关键技术

　　3.1 主轴PWM控制的PID算法

　　主轴电机的速度与当前的刺绣的针迹长短有关系，同时又与主轴电机的初始速度相关，引入了PID算法，来动态调整当前刺绣的速度，保证当前刺绣的速度平稳。

　　3.2 花样文件读取、解析、存储管理技术

　　花样文件读取与解析兼容主流的18种格式，对花样文件格式进行格式判读，并转换成系统支持的格式。在内部FLASH存储器中建立一套文件格式，如FAT、YAFFS等，对其做存储管理，方便下次用户直接提取使用。

　　3.3 驱动程序加载及测试技术

　　驱动完成后对驱动程序进行调试，采用手动加载的方式，同时在调试的时候，在驱动程序中加入了一些串口输出的调试信息，可以从中分析驱动程序的运行情况。驱动程序测试重点检测主轴驱动程序与步进驱动程序的基本功能，以及主轴部分与步进部分的协调功能。

　　4 结论

　　基于双核LPC4357微控制器的工业绣花机刺绣控制系统能够带动缝制设备行业在关键高技术装备领域的技术自主创新能力的发展，带动整个工业绣花机整机制造行业的蓬勃发展。为全国各地工业绣花机制造企业提供技术支持，解决瓶颈问题，增加企业核心竞争力，大大降低了产品的成本，告别了国产绣花机控制系统由北京大豪一家独大的局面，是我国缝纫设备行业向高附加值、高端市场迈进的象征。