嵌入式技术在特种工业缝纫机上的应用

统的可靠性。信号/RESET连接到S3C2440芯片的复位脚nRESET，当复位按键按下时，CAT1025JI-30的/RESET引脚立即输出复位信号。使S3C2440芯片复位。

1.3 LCD模块

S3C2440有专用的LCD(Liquid Crystal Display)控制器，内部集成LCD控制电路，可以支持单色、4级灰度或者16级灰度屏，并且它可以与256色和4096色的彩色STN LCD连接，这使得液晶屏和ARM的硬件连接十分简单，极大简化了设计电路。为了适应用户对成本的考虑和在不同应用场合情况下需求的不同，本课题组设计了两款液晶屏接口电路，分别是争对于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，而后者则使用触摸方式进行人机交互。

背光电源如图3所示。CAT4240芯片是一款DC/DC步进转换器，能够提供1个适合于驱动LED(Liquid Crystal Display)的精确固定电流。工作于1 MHz的同定转换频率，允许该器件能够使用小值的外部陶瓷电容和电感。LED以串联方式连接，通过外部电阻设置的稳定电流来驱动。CAT4240高电压输出级非常适用于包括多达10个串联LED的中型和大型面板的显示。当系统采用3.5 Inch液晶屏时只需将R34焊接上而R33不焊接，当采用5.7 Inch液晶屏时则只需将R33焊接上而R34不焊接。这样可以将两款晶接口电路设计在同一个板卡上，使得本系统兼容两款液晶屏，极大的方便了用户的选择。

1.4 SD CARD接口电路

不同用户对于缝纫机的工作要求不一样，为了方便用户进行二次开发，设计了SD接口电路。用户开发出的控制伺服电机的运行轨迹的应用程序通过SD卡被ARM芯片读取后传送给FPGA。这样的设计使得控制系统的软硬件平台具有良好的通用性、灵活性和扩展性。

1.5 ARM控制器的存储器单元

本系统为ARM控制器配置了由2片16位的容量为128Mb的DRAM HY57V281620CT—H组成的32位存储器，8位容量为64MB的NAND Flash K9F12 08U0C。WINCE操作系统存贮在NAND Flash中，系统启动后固化在S3C2440内部4KFLASH中的启动代码将操作系统在拷贝到DRAM中运行。

1.6 FPGA存储器单元

FPGA配置了容量为256Mb的16位高速DDR(Double Data Rate)型SRAM(Static RAM)MT46V16M16TG，伺服电机驱动控制程序在此运行。另外提供了一片容量为512 KB的16位CMOS型SRAM芯片IS62WV51216BLL，此空间用来存放用户开发的应用程序，如图4所示。其中MAX6367PKA29低功耗电源监控电路，带有备用电池及晶片启动浇注。其复位引脚和输入使能控制引脚由FPGA I/O口控制。输出使能端与SRAM片选使能信号端相连，当输入使能有效时输出使能引脚产生低电平从而使能SRAM。当此电源监控芯片检测到供电电压高于复位门槛电压2.93 V时，也就是系统未掉电时，采用系统电源供电，同时对0.1 F大电容C48充电，当检测到系统掉电时采用备用纽扣电池供电，当纽扣电池电量耗尽更换电池时采用C48电容对该芯片供电，采用这些措施充分保证了用户应用程序掉电不消失。

1.7 FPGA与伺服驱动模块通信接口

由FPGA和以太网物理收发器芯片DM9161A、以太网变压器-滤波器芯片HS9016构成的以太网接口电路，采用FFC连接器，利用双绞线与伺服驱动模块进行通信。实验证明数据传输稳定，通信效果良好。

1.8 伺服驱动单元

伺服驱动单元是电机的功率驱动部分，是驱动电机运转的关键，该部份包括整流、逆变、前置驱动、电流检测及过压、欠压、过载等保护功能。本系统中用一个交流伺服电机作为主轴电机，4个直流步进电机分别作为x轴步进电机、Y轴步进电机、剪线压脚步进电机和抓线步进电机。电机的三相电源控制信号经光电耦合器隔离，分别控制电机驱动智能模块IPM的U、V、W三相输入端，控制IPM的输出功率晶体管导通或截止，得到驱动电机的输出可调频率的交流电压，从而控制电机的转动、运动方向及转速。限于篇幅，在此不列出详细的硬件设计原理图。

2 系统软件设计

本系统的软件设计分为3部分，分别是基于ARM的程序设计、基于FPGA的程序设计以及基于具体应用的应用程序设计。本系统采用的WINCE操作系统是微软公司推出的开源嵌入式操作系统，资源丰富，集成了以太网、SD卡等常用的驱动，给出了液晶屏驱动程序的标准模块，只需要根据实际使用的液晶屏参数进行相应修改即可，极大的缩短了开发周期。

ARM控制芯片的程序流程图见图5中(a)图所示，系统上电后NAND FLASH的前4K代码会自动拷贝到S3C2440内部自带的SRAM中运行，这部分程序是系统的启动代码，首先进行初始化，包括时钟、工作频率、液晶屏等硬件的初始化，之后会将操作系统镜像拷贝到DRAM中