高速電子提花機數(shù)據(jù)傳輸方法設(shè)計

盧雪萍 任沙浦

(紹興文理學(xué)院 工學(xué)院,浙江 紹興312000)

電子提花機的控制系統(tǒng)一般由電子控制主控制器和信號傳輸驅(qū)動接口兩部分組成.主控制器主要用于獲取花型數(shù)據(jù)，顯示提花系統(tǒng)信息以及傳送花型數(shù)據(jù)和控制信號；信號傳輸驅(qū)動接口完成提花信號的傳輸和驅(qū)動放大，通過電磁閥的動作來控制每一根提針的動作.

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子提花機控制系統(tǒng)的主控制器芯片由傳統(tǒng)的工控機[1]、單片機[2-3]逐步發(fā)展到嵌入式ARM[4-5]，F(xiàn)PGA[6]，主控制器獲取花型數(shù)據(jù)的方式也呈現(xiàn)出多樣化，由傳統(tǒng)的軟盤讀取，到逐步采用SD卡[7]、優(yōu)盤[8]以及網(wǎng)絡(luò)獲取[9].為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，?shù)據(jù)傳輸方式有了一些改進(jìn)，但對大針數(shù)提花機來說，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣忍岣咝Ч幻黠@.

1 傳統(tǒng)型電子提花機控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式

傳統(tǒng)的電子提花機控制轉(zhuǎn)接口傳送數(shù)據(jù)的方法有兩種.最常見的適合小型提花機的一種方法是將每一緯的N個數(shù)據(jù)串行移位傳送至電磁提花裝置中，循環(huán)重復(fù)；另外一種方法是將每一緯的數(shù)據(jù)先分流到M個I/O接口板上，然后M個I/O接口板中的N/M個數(shù)據(jù)同時串行移位到每個電磁驅(qū)動板上，再循環(huán)重復(fù)[10].對于大針數(shù)的電子提花機，數(shù)據(jù)位有10 000多位，第一種方法完全采用串行移位傳送，傳輸速度太慢，并且出錯概率大；第二種方法雖然采用了數(shù)據(jù)分流，減少了串行移位的數(shù)據(jù)量，但是每一緯的數(shù)據(jù)都要先分流到M個I/O接口板上，消耗的時間多，對提高傳輸速度的效果不明顯.

2 改進(jìn)型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理設(shè)計

電子提花機控制系統(tǒng)將每一緯的花型數(shù)據(jù)傳送到電磁提花裝置的時間以及正確率是決定電子提花機工作速度和效率的關(guān)鍵.為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本文提出了一種高效率的數(shù)據(jù)傳輸方法.在連接主控制器的每個I/O接口板中增加一片CPU，使所有的I/O接口板中的CPU與主控制器CPU構(gòu)成主從多機通訊.在提花機更換花型要進(jìn)行下一個提花工作開始之前，控制系統(tǒng)主控制器根據(jù)I/O接口板的個數(shù)M，將整個花型數(shù)據(jù)(緯數(shù)乘以每緯針數(shù)N)按針數(shù)順序分離成M組，以串行通訊的方式分別傳送到M塊I/O接口板的存儲器中.為了提高信號傳輸?shù)目煽啃?，?shù)據(jù)傳送過程采用485多機通訊，數(shù)據(jù)以差分方式傳輸.改進(jìn)型電子提花機數(shù)據(jù)傳送原理見圖1.

當(dāng)提花機提花工作開始后，M塊I/O接口板獨立工作，將各自當(dāng)前緯的N/M個數(shù)據(jù)串行移位到每個電磁驅(qū)動板上，在主控制器統(tǒng)一時序控制下，同時并行輸出構(gòu)成一緯完整的電子提花數(shù)據(jù).每塊I/O接口板存儲數(shù)據(jù)量為整個花型緯數(shù)*N/M位，獨立控制，正常工作時，每塊I/O接口板在統(tǒng)一的時序控制下獨立工作，循環(huán)向電磁驅(qū)動板發(fā)送每緯對應(yīng)的N/M個數(shù)據(jù)，不用再從主控板接收數(shù)據(jù).從某種意義上來說，將針數(shù)為N的電子提花機轉(zhuǎn)換為N/M針數(shù)提花機，大大提高了工作效率，解決了大針數(shù)電子提花機數(shù)據(jù)多、傳輸速度慢、錯誤率高、效率低的問題.以10 752針為例，如果采用16塊I/O接口板，則正常工作時每塊接口板上的672位/緯數(shù)據(jù)將同時向外部移位寄存器中發(fā)送，相當(dāng)于針數(shù)為672的提花機正常工作，數(shù)據(jù)傳輸時間只需原來的1/16.

3 下位機接口板硬件設(shè)計

各下位機接口板的功能是接收并存儲主控制器發(fā)送來的提花控制數(shù)據(jù)段，還要控制提花數(shù)據(jù)的移位串轉(zhuǎn)并、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)并行輸出以及出錯判斷.下位機控制板由下位機CPU、信號驅(qū)動器以及移位寄存器構(gòu)成.下位機原理結(jié)構(gòu)圖見圖2.

下位機接口板通過N個4094移位寄存器在控制信號CLK,STB,OE的作用之下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串轉(zhuǎn)并.當(dāng)串聯(lián)的移位寄存器個數(shù)較多時，為了保證控制信號移位串行移位信號的穩(wěn)定性，可以在多個移位寄存器的中間設(shè)置中繼驅(qū)動器芯片2804.CPU通過端口串行輸出數(shù)據(jù)DATA_IN.當(dāng)下位機CPU在移位時鐘CLK時序下串行移位輸出第i緯數(shù)據(jù)時，i-1緯的數(shù)據(jù)通過最后一個移位寄存器的輸出端返回至下位機CPU，下位機CPU將返回的數(shù)據(jù)與原來存儲的數(shù)據(jù)比較.如果兩者一致，則輸出鎖存信號STB將第i-1緯數(shù)據(jù)鎖存，并等待上位機的同步時鐘信號，產(chǎn)生輸出有效信號OE，使所有移位寄存器端口的第i-1緯數(shù)據(jù)并行輸出給電磁驅(qū)動板；如果不一致，下位機CPU則重新輸出第i-1緯數(shù)據(jù).

4 數(shù)據(jù)傳輸流程軟件設(shè)計

4.1 花型數(shù)據(jù)串行移位傳輸過程

正常工作時，各I/O接口板與主控板是獨立的，各I/O接口板獨立向外移位數(shù)據(jù)，并在同步時鐘作用下同時發(fā)送各提針的電磁驅(qū)動信號．在移動數(shù)據(jù)的同時，將移位寄存器的數(shù)據(jù)讀回到控制主機中，讀回的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相比較，檢查數(shù)據(jù)是否發(fā)送正確．如果所有數(shù)據(jù)正確，則延時等待同步觸發(fā)信號，將所有移位寄存器的數(shù)據(jù)一次性送入磁鐵板中；每塊I/O板上的數(shù)據(jù)比較完畢都會延時等待，在等待過程中，如果有I/O接口板中的數(shù)據(jù)出錯，則將出錯標(biāo)志位置位，并輸出中斷請求信號，由于每塊I/O接口板的中斷請求信號由開漏端口輸出，采用線與方式連接在一起，則每塊I/O接口板中的CPU將都進(jìn)入出錯中斷處理，直到重新啟動.各下位機主程序流程圖見圖3．

4.2 出錯報警保護(hù)

一旦有I/O板上的數(shù)據(jù)出錯，每塊I/O板上的CPU都進(jìn)入中斷服務(wù)程序，檢查自己的出錯標(biāo)志位；如果是本接口板數(shù)據(jù)出錯，則清除出錯標(biāo)志，顯示錯誤編碼并將運行標(biāo)志清零，使接口板停止工作，以便工作人員判斷錯誤數(shù)據(jù)位；如果沒有出錯，則直接將運行標(biāo)志清零.程序流程圖見圖4.

5 結(jié)束語

該數(shù)據(jù)傳輸方法適用于各種電子提花機的主控系統(tǒng)，可以與當(dāng)前采用ARM、FPGA芯片作為處理器的主控制器聯(lián)合使用，不受幀數(shù)的限制.采用該方法對原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，可靈活配置下位機接口板的個數(shù)，滿足任何針數(shù)的提花工作要求.

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