基于EraSoC-1000C的家用电脑绣花机解决方案

　　当托马斯和爱迪生发明了电动机后，美国胜家(Singer)公司于1889年发明了全世界第一台电动机驱动缝纫机后，同时也开创了缝纫机工业的新纪元。二战后，工业缝纫机制造的霸主地位已逐渐被日本所占据。进入21世纪后，中国已成为工业缝纫机制造业的新盟主。可是面对工业缝纫机市场的日趋饱和以及服装制造全行业的利润日益下降的窘况，各国的缝纫机制造商又重新把市场的焦点投向家用市场，胜家公司更是希望重现一百年前美国家庭每户拥有一台脚踏式缝纫机的辉煌岁月。

　　如今，美国胜家、日本兄弟以及中国飞跃都相继上市家用电脑绣花机或刺绣机，以期待缝纫机再次敲开老百姓的家门，可受限于芯片技术的发展，使得家用电脑绣花机的智能化程度、制造成本、维修方式都难于达到民品的标准。为此，北京中科亿芯信息技术有限公司使用本公司自主设计的EraSoC-1000C处理器芯片所开发的家用电脑绣花机方案，采用了linux2.6内核，并添加实时补丁(rtlinux)以使其具备更完善的实时系统功能；精致的Qtapia图形系统软件(以下简称QT)，避免了采用WinCE而带来的昂贵授权费用，大大降低了电子控制系统的制造成本，使得电脑绣花机走入家庭变得指日可待。

　　系统简介

　　EraSoC-1000系列芯片作为国内唯一的基于龙芯内核的高性能SoC，凭借其强大的CPU处理能力、64位浮点运算能力，高效的总线架构、可实现低功耗的动态变频技术、丰富的片上设备，已广泛地应用在国内各种嵌入式领域。

　　基于EraSoC-1000C的电脑绣花机系统主要由三个电机协调工作实现绣花功能：一个主轴电机，采用交流伺服交流来控制针头的上下运动；X、Y轴步进电机各一个，以实现工作面的横向与纵向移动，系统控制框图示于图1。

　　硬件设计

　　根据图1所示的整个系统方案的控制实现原理，我们把此方案的主控制单元分为上、下位机结构，并由一颗EraSoC-1000C芯片来完成上、下位机的协同工作。

　　上位机结构

　　上位机主要负责人机交互、文件读取与解析、部分传感器信号的处理；

　　·STN/TFT LCD显示与触摸控制的实现

　　此部分作为人机交互的主要平台，通过控制触摸屏来控制电机做出相应的动作就是在此部分实现的。其中液晶部分对东芝T6963CFG LCD驱动芯片的控制是由EraSoC-1000C引出的8位数据线和5个GPIO实现的，本次用的黑白屏，如果需要可以用彩色屏，尺寸也可以任意选择。而触摸屏的控制是由EraSoC-1000C的spi信号线和片选线时钟线经过触摸屏控制器ADV7843实现的。

　　·传感器通过GPIO与EraSoC-1000C的通讯

　　该绣花机一共用到了6个传感器分别由EraSoC-1000C提供的6个可以作为中断输入的GPIO控制。这些传感器分别是x轴方向电机的传感器，y轴方向的电机传感器，z轴方向的电机传感器，测试绣花针是不是在上针位(此时针在所有位置的最高点)的传感器，测试绣花针是不是离开布的传感器，和一个用于是否绕线的辅助功能的传感器。

　　下位机结构

　　下位机主要负责输出电机控制信号(PWM)、协同工作以及部分传感器信号的处理。

　　·PWM对交流伺服电机的控制

　　在EraSoC-1000C芯片中一共有六路脉冲宽度调节/定时/计数控制器(以下简称PWM)。每一路PWM工作和控制方式完全相同，都有两路输入信号(gate_clk_pad_i， capt_pad_i)和一路脉冲宽度输出信号 (pwm_o)。由于系统时钟高达60MHz，计数寄存器和参考寄存器均32位数据宽度，这样开发人员可通过编成让PWM产生各种复杂的近似线性的输出信号，非常适合高档电机的控制。