[发明专利]基于CPU和FPGA结构的高速工业缝纫机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业缝纫机的控制领域，具体指一种基于CPU和FPGA结构的高速工业缝纫机控制系统。

背景技术

随着工业生产的技术的提高，生产型企业的利润和其设备的生产速度有着密切的联系。各个行业都在不断地改善设备的运行速度，以提高生产速率从而获得更多的利润，在皮革加工行业同样是这种情况。现行中的工业缝纫机的控制系统要么速度很慢，要么价格非常贵，又或是缝制的线条或者图案效果不理想。而利用CPU和FPGA结构的高速工业缝纫机控制系统不仅价格便宜，而且速度很快，通过对软件的优化，能够准确的缝制各种复杂的线条和图案，使生产效率大幅度提高。

目前在国内外有很多关于工业缝纫机控制系统的文献和产品。公开号为CN101012604的中国专利文献，公开了一种名称为《工业缝纫机电脑控制系统》发明专利，该发明采用模块单元化结构，各单元内部相对独立、自成体系，集成化程度高，可以根据工业缝纫机主机的不同，灵活配置相应的部件构成系统。该发明专利申请的不足之处在于采用单个的CPU控制，CPU的工作量大，速度不够快，而且成本也很高。

发明内容

为了解决工业缝纫机控制系统的速度慢以及价格昂贵的问题、缝制的效果不理想等问题，本发明提供了一种基于CPU和FPGA结构的高速工业缝纫机控制系统。

一种基于CPU和FPGA结构的高速工业缝纫机控制系统，包括由主控CPU(1)、大规模集成电路FPGA(2)、车头输入输出控制板(10)和液晶花样打版器(11)组成本发明的控制单元，存储器(4)用于存放系统软件，以及系统运行中生成的各种数据文件，位置传感器(4)对机针进行定位，由主轴伺服电机(5)、多路步进电机(6)组成本发明的运动单元，由控制面板(12)组成本发明的的操作显示单元，由开关电源(13)构成本发明的供电单元，开关量输入输出(8)和踏板(9)为系统的辅助动作单元。

主控CPU(1)分别与大规模集成电路FPGA(2)、存储器(3)、液晶花样打版器(11)、控制面板(12)互连，大规模集成电路FPGA(2)分别与主控CPU(1)、主轴伺服电机(5)、开关量输入开关量输出(8)、车头输入输出控制板(10)互连，位置传感器(4)和踏板(9)分别连接至大规模集成电路FPGA(2)上，大规模集成电路FPGA(2)和变压器分别连至多路步进电机(6)上。

存储器(4)可以是焊接到主控CPU(1)上的内存，也可以是连接到主控CPU(1)的SD存储卡；大规模集成电路FPGA(2)通过数据总线DB15、DB25与车头输入输出控制板(11)互连；开关电源(14)为主控CPU(1)、大规模集成电路FPGA(2)提供电源；多路步进电机(6)由变压器(7)提供供电电源。

主控CPU(1)的软件部分主要是控制大规模集成电路FPGA(2)以及与大规模集成电路(2)连接的设备包括位置传感器(4)、主轴伺服传感器(5)、多路步进电机(6)、开关量输入开关量输出(8)、踏板(9)、车头输入输出控制板(10)的控制和通信，以及对存储器(3)的读写。其软件的工作流程是：对主控CPU(1)上电后开始初始化，系统初始化完成后对上次操作的数据进行恢复并开始装配新的数据，装配的内容主要是与主控CPU(1)相连的设备的数据。配置完成后，系统进入工作状态，如果需要进行打版器通信则进行通信指令的执行，包括有数据的读写、数据的修改以及参数的设定，打版器主要是针对花样打版的一些数据、参数设定以及与I/O口通信；如果不需要进行打版器通信则进行操作板的通信指令执行，操作板的通信指令主要包括标准界面操作、展开目录视窗、显示资料设定的输入界面、显示移动键的输入界面和显示资料输入的目录等，操作板主要针对打版器的设定参数进行花样缝制；如果不需要进行操作板通信则启动自动运行操作进行花样的自动运行；如果不启动自动运行，开始读取时钟、温度、电压等的状态开始下一次的工作状态的运行，即又回到打版器通信部分进行操作。