论文摘要
电脑绣花机是当代最先进的绣花机械,随着人们对刺绣品质量的追求以及刺绣品需求量的增加,高性能的电脑绣花机越来越受到市场的推崇,用户对CAN（现场总线）、远程控制、海量USB存储、彩色LCD显示等技术在新型电脑绣花机中的应用有了新的需求。然而,国内电脑绣花机监控系统平台由于存在技术上的困难或成本上的障碍而使这些功能难以实现。随着电脑的不断发展和电子产品成本的不断降低,采用先进架构和体系的处理器,加上相应的实时操作系统进行任务管理,就能大大提高电脑绣花机监控系统的性能。本文设计了一种电脑绣花机监控系统,在详细分析电脑绣花机工作原理和功能需求的基础上,采用ARM处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统构建了监控系统平台,实现了实时操作系统任务管理、网络通信、USB设备读写、花样图案预览等功能,具体工作如下:（1）在介绍电脑绣花机的工作原理以及分析电脑绣花机监控系统性能需求的基础上,构建了基于ARM7核的嵌入式处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统的监控系统平台,并给出了系统的整体设计方案。（2）根据电脑绣花机监控系统的整体设计方案,设计实现了系统的硬件电路,处理器采用ST公司生产的具有ARM7核的STR710FZ2T6,利用STR710FZ2T6的外部存储器接口的三个BANK,分别设计实现了以太网通信接口、USB设备读写接口以及彩色LCD实现接口等。（3）在系统的接口电路设计方面,采用以太网控制芯片CS8900A使其通过ISA总线与系统处理器相连,构建了以太网通信接口,负责远程传输数据（花样文件）控制信息等;利用USB主从控制器SL811HS,在处理器STR710FZ2T6的控制下设计实现了对海量USB设备读写的USB接口,负责读写在U盘上的花样文件以及其它的数据信息;利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13设计实现了监控系统的LCD显示接口,系统处理器通过控制QD-13向LCD写入要显示的图案以及文字数据;组建了一个基于CAN通信的安全检测模块,主要包括电源检测以及断线检测等。监控系统的CAN节点利用系统处理器自带的CAN模块结合TI的CAN收发器sn65hvd230实现,电源检测节点、断线检测节点以及运动控制系统交互的CAN节点的控制器采用Microchip公司的带有CAN模块的18系列单片机PIC18F4680,CAN收发器采用该公司的MCP2551芯片。（4）设计实现了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件,包括两个部分,一是功能接口的驱动程序,另一个是操作系统中的应用程序软件。驱动程序负责控制相应功能接口的运行,操作系统中的应用程序软件实现具体的功能应用,例如TCP/IP协议栈以及USB协议的实现等。（5）整合了系统各个功能模块,并做出监控系统的PCB板,利用ADS开发环境进行系统的整体调试,给出了系统的运行效果,实验表明监控系统工作稳定,性能良好。最后,文章分析了电脑绣花机的监控系统需要改进的地方,并对电脑绣花机监控系统未来发展趋势作出了展望。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 引言1.2 电脑绣花机的发展与研究现状1.3 电脑绣花机工作原理简介1.4 电脑绣花机监控系统接口技术1.4.1 以太网简介1.4.2 USB总线简介1.4.4 现场总线CAN简介1.5 本文的主要工作1.5.1 基本思路1.5.2 论文结构第二章 电脑绣花机监控系统总体设计2.1 系统整体架构2.1.1 系统处理器及操作系统2.1.2 系统功能模块接口2.1.3 系统应用软件2.2 系统性能需求分析2.2.1 系统处理器2.2.2 功能模块接口需求分析2.2.3 软件设计分析2.3 电脑绣花机监控系统总体方案设计2.3.1 基于ARM的嵌入式处理器架构2.3.2 基于μG/OS-Ⅱ的系统软件设计2.3.3 系统功能模块设计方案2.4 本章小结第三章 电脑绣花机监控系统硬件电路设计与实现3.1 基于ARM的系统处理器3.1.1 系统处理器STR710FZ2T6简介3.1.2 处理器与功能外设连接设计3.2 以太网通信模块接口设计3.2.1 以太网控制器CS8900A-CQ33.2.2 CS8900A与STR710FZ2T6的硬件连接3.3 USB设备读写接口设计3.3.1 USB控制器SL811HS3.3.2 USB接口硬件设计3.4 基于CAN通信的安全检测模块设计3.4.1 电脑绣花机断线检测模块设计3.4.2 电脑绣花机电源检测模块设计3.5 彩色LCD显示模块设计3.6 本章小结第四章 电脑绣花机监控系统软件设计4.1 ARM软件开发环境简介4.2 μC/OS-Ⅱ的移植4.2.1 μC/OS-Ⅱ简介4.2.2 启动代码编写OPU.H文件编写'>4.2.3 OSOPU.H文件编写CPUC.C文件编写'>4.2.4 OSCPUC.C文件编写CPUA.S文件'>4.2.5 编写OSCPUA.S文件4.2.6 μC/OS-Ⅱ任务例程4.3 以太网接口TOP/IP协议的实现4.3.1 CS8900A驱动程序实现4.3.2 以太网协议栈的实现4.3.3 ARP协议的实现4.3.4 TCP协议的实现4.4 USB接口软件设计4.4.1 SL811HS驱动程序实现4.4.2 USB Mass Storage类协议程序设计与实现4.4.3 FAT16文件系统程序设计与实现4.4.4 USB接口读写花样文件的实现4.5 基于CAN通信安全检测模块软件设计与实现4.5.1 STR710FZ2T6的CAN通信程序设计4.5.2 断线检测节点软件设计与实现4.5.3 电源检测节点软件设计与实现4.6 LCD显示模块绘图程序设计与实现4.6.1 LCD控制器与STR710FZ2T6通信程序设计与实现4.6.2 LCD绘图程序的设计与实现4.7 本章小结第五章 总结与展望5.1 工作总结5.2 展望参考文献致谢作者读研期间发表的论文及科研经历
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