嵌入式織物緯斜檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐大衛(wèi)，胡鋼，王建斌

（河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇常州213022）

在纖維織物生產(chǎn)的過(guò)程中，織物緯斜的檢測(cè)是十分重要的。目前國(guó)外的檢測(cè)裝置價(jià)格很高而且技術(shù)也被封鎖，國(guó)內(nèi)一般主要靠人工視覺(jué)來(lái)完成，首先人眼會(huì)存在一定程度上的視覺(jué)偏差，而且也會(huì)受到光線、溫度、濕度等外部因素的影響，這都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響。鑒于以上的這種情況，嵌入式纖維織物在線檢測(cè)系統(tǒng)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員共同關(guān)注的課題[1]。

本系統(tǒng)硬件采用旋轉(zhuǎn)式光電檢測(cè)方法，將纖維織物緯斜角度信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，并計(jì)算出織物緯斜角度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為整緯器提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。軟件設(shè)計(jì)的主要工作集中在系統(tǒng)移植和各個(gè)功能模塊的定義，整個(gè)系統(tǒng)在uC/OS-II嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。最后調(diào)試中驗(yàn)證了該方法能在完成原本系統(tǒng)需求的情況下，擁有抗干擾能力強(qiáng)，精度高，便于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)，可以推廣到紡織工業(yè)中，具有良好的應(yīng)用前景。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

纖維織物在線檢測(cè)節(jié)點(diǎn)主要由3部分組成：織物緯斜信號(hào)檢測(cè)模塊、紅外溫度檢測(cè)模塊和主控制器模塊。其中，織物緯斜信號(hào)檢測(cè)模塊由旋轉(zhuǎn)光電探頭和光電信號(hào)處理模塊組成。紅外溫度檢測(cè)模塊采用非接觸式紅外溫度傳感器MLX90164。主控制器模塊的CPU采用LPC4357微控制器。數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)由主控制器模塊、LCD顯示模塊、以太網(wǎng)接口和CAN總線接口組成。LCD顯示模塊實(shí)時(shí)顯示各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)通過(guò)以太網(wǎng)接口將打包好的檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)監(jiān)控軟件。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的主要作用是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的檢測(cè)探頭在固定角度內(nèi)微步旋轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片A3981可實(shí)現(xiàn)最大十六細(xì)分驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示，該電路同時(shí)實(shí)現(xiàn)微控制器對(duì)A3981的串行接口控制與并行控制方式[2]。當(dāng)使用串行接口時(shí)，微控制器將STEP引腳、DIR引腳、MS0引腳、MS1引腳和ENABLE引腳拉為低電平。而當(dāng)使用并行接口時(shí)，需要將SDI引腳、SDO引腳、SCK引腳和STRn引腳拉為高電平。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖2 步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

1.2 表面溫度檢測(cè)模塊

本系統(tǒng)采用MELEXIS公司推出的MLX90614型紅外非接觸式溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維織物表面溫度的檢測(cè)。MLX90164由兩部分組成：MLX81101和MLX90302[3]。其中，MLX81101為紅外熱電堆2傳感器，MLX90302為信號(hào)處理專用芯片。MLX90614通過(guò)集成的紅外熱電堆傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器和17位數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理，最后通過(guò)PWM模式或SMBus模式輸出溫度值。

1.3 CAN總線接口電路

LPC4357芯片內(nèi)部集成了兩個(gè)CAN總線控制器，控制器符合CAN 2.0 A&B協(xié)議版本，支持最大1Mbit/s的比特率。控制器由CAN內(nèi)核、消息RAM、消息處理器、控制寄存器和APB接口等組成。CAN收發(fā)器電路如圖3所示，RXD、TXD引腳分別接LPC4357的CAN_RD0和CAN_TX0引腳。

圖3 CAN收發(fā)器電路

1.4 LCD顯示模塊電路

LPC4357芯片內(nèi)部集成了LCD控制器，支持單面板和雙面板彩色STN顯示器和薄膜晶體管（TFT）彩色顯示器的驅(qū)動(dòng)，提供可編程顯示分辨率。觸摸屏控制器選用TSC2406芯片，采用SPI接口與微控制器進(jìn)行通信。TSC2406通過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器將觸摸信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)有觸摸事件產(chǎn)生時(shí)，PENIRQ引腳觸發(fā)微控制器的外部中斷，通過(guò)中斷程序?qū)崿F(xiàn)觸摸事件的處理，并將觸摸屏幕的坐標(biāo)位置信息通過(guò)SPI總線送到微控制器進(jìn)行處理。

1.5 以太網(wǎng)接口模塊

LPC4357集成的以太網(wǎng)控制器符合IEEE802.3-2005標(biāo)準(zhǔn)[4]，提供10 Mbps/100 Mbps的MAC控制器，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)。控制器提供了DMA硬件支持，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收發(fā)數(shù)據(jù)的功能，減輕了CPU的數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)。以太網(wǎng)控制器通過(guò)AHB總線與系統(tǒng)的存儲(chǔ)器件，如外部RAM或SRAM進(jìn)行訪問(wèn)連接?？刂破髦С諱II接口或RMII接口協(xié)議與外部PHY芯片連接。

2 系統(tǒng)移植

2.1 μC/OS-II在Cortex-M4內(nèi)核下的移植

μC/OS-II是一款嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，最早由Jean J.Labrosse于1992年在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志上發(fā)表[5]。本系統(tǒng)采用V2.92版本的μC/OS-II系統(tǒng)內(nèi)核，最多支持256個(gè)任務(wù)，對(duì)應(yīng)0-255個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)。要將μC/OS-II移植到ARM Cortex-M4/M0內(nèi)核，需要對(duì)μC/OS-II Port部分代碼進(jìn)行改寫，即以下 3個(gè) 文 件 ：OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C。這里我們著重分析在Cortex-M4內(nèi)核下的移植過(guò)程。

1）OS_CPU.H

①與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型

μC/OS-II系統(tǒng)可以移植到8位、16位或32位處理器中，對(duì)于不同位數(shù)的處理器，相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型也有所區(qū)別。因此，在編譯器對(duì)程序進(jìn)行編譯之前應(yīng)定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。

②開(kāi)關(guān)中斷

為了保護(hù)臨界區(qū)代碼和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在進(jìn)入臨界段之前，須先關(guān)閉中斷，防止在執(zhí)行臨界區(qū)代碼時(shí)中斷進(jìn)入，破壞代碼的執(zhí)行以及對(duì)數(shù)據(jù)的修改[6]。其中，OS_CPU_SR_Save函數(shù)和OS_CPU_SR_Restore函數(shù)在os_cpu_a_asm中通過(guò)匯編代碼實(shí)現(xiàn)，具體代碼如下：

③堆棧生長(zhǎng)方向

μC/OS-II系統(tǒng)可以根據(jù)處理器的工作方式，設(shè)置堆棧增長(zhǎng)方向。通過(guò)定義OS_STK_GROWTH的值來(lái)設(shè)置，Cortex-M4采用“向下生長(zhǎng)的滿?！蹦Ｐ停炊褩Ｏ虻偷刂贩较蛏L(zhǎng)，堆棧指針指向堆棧的最低地址處。定義堆棧生長(zhǎng)方向的代碼如下所示：

#define OS_STK_GROWTH 1u//設(shè)置堆棧增長(zhǎng)方向?yàn)橄蛳律L(zhǎng)

④任務(wù)切換宏

任務(wù)切換函數(shù)對(duì)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，系統(tǒng)在進(jìn)行任務(wù)調(diào)度過(guò)程中，最重要的一項(xiàng)操作就是進(jìn)行任務(wù)的切換。下面的代碼對(duì)任務(wù)切換函數(shù)進(jìn)行定義，具體切換過(guò)程由OSCtxSW函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

#define OS_TASK_SW（）OSCtxSw（）

2）OS_CPU_A.ASM

在這個(gè)匯編文件中，主要實(shí)現(xiàn)與處理器相關(guān)的函數(shù)，包括任務(wù)切換函數(shù)的實(shí)現(xiàn)、寄存器的入棧和出棧操作等。這里著重介紹任務(wù)切換函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

①任務(wù)切換函數(shù)

任務(wù)級(jí)的任務(wù)切換函數(shù)是在任務(wù)調(diào)度函數(shù)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度時(shí)調(diào)用的函數(shù)，而中斷級(jí)任務(wù)切換函數(shù)則是在中斷服務(wù)完成后需要切換到另一個(gè)任務(wù)時(shí)調(diào)用的函數(shù)。任務(wù)切換函數(shù)具體代碼如下所示：

②PendSV中斷函數(shù)

PendSV（可懸起系統(tǒng)調(diào)用）中斷是Cortex-M4為操作系統(tǒng)提供的中斷服務(wù)，常用于任務(wù)的上下文切換。PendSV中斷異常會(huì)在其他中斷處理完成之后才開(kāi)始執(zhí)行[7]，因此，需要將PendSV中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)為最低。

3）OS_CPU_C.C

OS_CPU_C.C文件主要包括任務(wù)堆棧初始化函數(shù)、系統(tǒng)節(jié)拍中斷函數(shù)和一些鉤子（HOOKS）函數(shù)。

①任務(wù)堆棧初始化

系統(tǒng)在調(diào)用OSTaskCreate（）函數(shù)進(jìn)行任務(wù)創(chuàng)建時(shí)，需要通過(guò)OSTaskStkInt（）函數(shù)對(duì)任務(wù)堆棧進(jìn)行初始化。任務(wù)堆棧的建立與CPU的寄存器密切相關(guān)，因?yàn)樵谌蝿?wù)堆棧中不僅存放著與任務(wù)相關(guān)的信息，如任務(wù)代碼入口、程序狀態(tài)字、中斷返回地址，同時(shí)也包括CPU寄存器的值。Cortex-M4處理器有14個(gè)通用寄存器，還有作為浮點(diǎn)運(yùn)算單元的32個(gè)浮點(diǎn)寄存器。

②系統(tǒng)節(jié)拍中斷

系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍在μC/OS-II系統(tǒng)中主要用于定時(shí)功能，如任務(wù)的掛起等待、延時(shí)等時(shí)間的定位，是操作系統(tǒng)時(shí)間管理的基礎(chǔ)。Cortex-M4內(nèi)核集成了系統(tǒng)滴答定時(shí)器（SysTick）作為μC/OS-II系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍，通常時(shí)鐘節(jié)拍間隔設(shè)定為10～100ms，即每秒鐘時(shí)鐘節(jié)拍中斷10～100次。系統(tǒng)節(jié)拍中斷函數(shù)代碼如下：

鉤子（HOOKS）函數(shù)

鉤子函數(shù)用于用戶對(duì)μC/OS-II系統(tǒng)移植后的功能擴(kuò)展，μC/OS-II系統(tǒng)提供了6個(gè)鉤子函數(shù)。

2.2 LwIP在μC/OS-II系統(tǒng)中的移植

LwIP是一套用于嵌入式系統(tǒng)的精簡(jiǎn)TCP/IP協(xié)議棧，由瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)院的Adam Dunkels等人開(kāi)發(fā)完成[8]。在實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議?；竟δ艿耐瑫r(shí)，LwIP的運(yùn)行只需要幾十KB的RAM和40KB大小的ROM空間，適用于內(nèi)存十分有限的嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用。

1）相關(guān)數(shù)據(jù)類型定義

LwIP協(xié)議棧根據(jù)不同編譯器和處理器平臺(tái)，需要定義不同的數(shù)據(jù)類型。具體數(shù)據(jù)類型在LwIP協(xié)議棧文件的cc.h等文件中定義，包括數(shù)據(jù)類型的字長(zhǎng)、大小端定義。

2）底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)函數(shù)

LwIP協(xié)議棧需要通過(guò)相應(yīng)的底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)函數(shù)來(lái)訪問(wèn)硬件。在LwIP協(xié)議棧文件ethernetif.c中提供了硬件抽象層訪問(wèn)的相應(yīng)函數(shù)[9]，其軟件結(jié)構(gòu)框架如圖4所示，底層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)由以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。LPC4357芯片中集成了以太網(wǎng)控制器，因此只需實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)控制器的驅(qū)動(dòng)函數(shù)即可。

圖4 LWIP軟件結(jié)構(gòu)框架

底層驅(qū)動(dòng)在ETH_LPC43xx.c文件中實(shí)現(xiàn)，主要有以下幾個(gè)關(guān)鍵函數(shù)：

①以太網(wǎng)控制器初始化函數(shù)：使能以太網(wǎng)控制器時(shí)鐘、配置以太網(wǎng)I/O接口、配置以太網(wǎng)模塊PHY芯片、配置MAC地址、初始化以太網(wǎng)收發(fā)數(shù)據(jù)的DMA描述數(shù)組并使能以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)。

②接收包函數(shù)：ETH_RxPkt_ChainMod（）。

③發(fā)送包函數(shù)：ETH_TxPkt_ChainMod（）。

④以太網(wǎng)中斷處理函數(shù)

3）操作系統(tǒng)模擬層函數(shù)

操作系統(tǒng)模擬層（sys_arch）是LwIP與操作系統(tǒng)的接口，移植到不同操作系統(tǒng)下只需修改操作系統(tǒng)模擬層的接口函數(shù)即可。操作系統(tǒng)模擬層主要實(shí)現(xiàn)以下函數(shù)[10]：

①LwIP信號(hào)量操作函數(shù)

LwIP的信號(hào)量操作函數(shù)是對(duì)μC/OS-II系統(tǒng)的信號(hào)量函數(shù)進(jìn)行封裝實(shí)現(xiàn)的。具體需要實(shí)現(xiàn)四個(gè)函數(shù)：建立一個(gè)信號(hào)量sys_sem_new（），發(fā)送信號(hào)量sys_sem_signal（），釋放信號(hào)量 sys_sem_free（），等待信號(hào)量sys_arch_sem_wait（）。

②LwIP郵箱操作函數(shù)

郵箱操作函數(shù)與信號(hào)量操作函數(shù)類似，通過(guò)對(duì)μC/OS-II系統(tǒng)的消息隊(duì)列函數(shù)封裝實(shí)現(xiàn)。郵箱操作有以下4個(gè)函數(shù)：建立一個(gè)郵箱sys_mbox_t（），發(fā)送消息sys_mbox_post（），釋放郵箱sys_mbox_free（），等待郵箱sys_arch_mbox_fetch（）。

③LwIP超時(shí)函數(shù)

在LwIP協(xié)議棧運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有任務(wù)等待事件發(fā)生，比如等待信號(hào)量、郵箱，而等待時(shí)間不可能為無(wú)窮大，任務(wù)不能一直阻塞在等待狀態(tài)[11]，超過(guò)一定時(shí)間后，需要調(diào)用超時(shí)函數(shù)進(jìn)行處理，超時(shí)函數(shù)在sys_arch_timeouts（）中實(shí)現(xiàn)。

④LwIP進(jìn)程建立函數(shù)

LwIP既可單進(jìn)程運(yùn)行也可多進(jìn)程運(yùn)行，一般的LwIP應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)創(chuàng)建3個(gè)進(jìn)程：上層應(yīng)用程序進(jìn)程、LwIP協(xié)議棧進(jìn)程和底層數(shù)據(jù)包收發(fā)進(jìn)程[12]。LwIP的進(jìn)程建立是基于μC/OS-II系統(tǒng)的任務(wù)創(chuàng)建函數(shù)OSTaskCreat（）或 OSTaskCreatExt（）實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)程建立函數(shù)在sys_thread_new（）函數(shù)中實(shí)現(xiàn)。

3 在線系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 步進(jìn)電機(jī)控制程序

步進(jìn)電機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)檢測(cè)探頭的周期性旋轉(zhuǎn)，在電機(jī)步進(jìn)過(guò)程中與織物緯斜數(shù)據(jù)處理任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)探頭在不同角度下對(duì)光信號(hào)幅值的檢測(cè)。本課題采用PWM并行方式對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。PWM波通過(guò)LPC4357中集成的電機(jī)控制PWM模塊（MCPWM）產(chǎn)生，輸入到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的STEP端口。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分分辨率由微控制器的兩個(gè)GPIO口連接驅(qū)動(dòng)芯片的MS1和MS2端口進(jìn)行控制。

步進(jìn)電機(jī)控制程序首先對(duì)MCPWM模塊進(jìn)行初始化并配置相關(guān)寄存器，使對(duì)應(yīng)的輸出通道輸出PWM脈沖信號(hào)。分為以下幾個(gè)步驟：MCPWM模塊時(shí)鐘配置、PWM波輸出通道選擇、輸出PWM波周期和占空比配置等，具體配置代碼如下所示：

3.2 緯斜數(shù)據(jù)采集和處理程序

微控制器的A/D轉(zhuǎn)換模塊將前端信號(hào)采集模塊的織物緯斜信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)[13]。LPC4357中集成了兩個(gè)10位的逐次逼近型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，電壓測(cè)量范圍為0～3.3 V，轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.45 μs。我們采用中斷方式實(shí)現(xiàn)織物緯斜信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。首先需要對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行配置，具體配置過(guò)程如下：

①配置ADC0模塊的時(shí)鐘和ADC轉(zhuǎn)換精度以及轉(zhuǎn)換頻率，具體配置通過(guò)ADC初始化函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

②配置A/D轉(zhuǎn)換輸入通道。每個(gè)ADC模塊有8個(gè)模擬信號(hào)輸入通道，使用ENAIO0/1寄存器對(duì)相應(yīng)的引腳進(jìn)行配置。

③配置ADC中斷及中斷程序的實(shí)現(xiàn)。首先設(shè)置允許ADC模塊中斷，并配置ADC中斷的優(yōu)先級(jí)。通過(guò)ADC中斷程序獲取A/D轉(zhuǎn)換采樣值并清除中斷[14]。

3.3 表面溫度采集程序

紅外溫度傳感模塊MLX90614與微控制器LPC4357通過(guò)SMBus實(shí)現(xiàn)通信，其中，LPC4357作為主控制設(shè)備（Master Device），MLX90614作為從屬設(shè)備（Slave Device）。MLX90614的RAM有32個(gè)17位的存儲(chǔ)單元，其中TA是環(huán)境溫度值，TOBJ1和TOBJ2為被測(cè)物體溫度值[15]。對(duì)于物體溫度來(lái)說(shuō)，其數(shù)據(jù)范圍在0x27AD-0x7FFF之間，對(duì)應(yīng)溫度范圍-70.01～+382.19℃。因此，溫度T的換算公式為：

3.4 LCD液晶顯示模塊程序

LCD液晶顯示模塊用于數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，在LCD顯示界面上實(shí)時(shí)顯示每個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，操作人員通過(guò)界面顯示的信息判斷系統(tǒng)的故障，并進(jìn)行處理。

LCD液晶顯示任務(wù)程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)每隔特定的時(shí)間，通過(guò)CAN總線向檢測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的指令，檢測(cè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的運(yùn)行狀態(tài)向數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)返回相應(yīng)的狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)匯總節(jié)點(diǎn)根據(jù)這些狀態(tài)信息通過(guò)LCD顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)[16]。LCD顯示任務(wù)流程如圖5所示。

圖5 LCD顯示任務(wù)流程圖

4 系統(tǒng)集成調(diào)試

上位機(jī)監(jiān)控軟件在Microsoft Visual Studio 2010集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，采用C#編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。主要由UDP通信模塊程序設(shè)計(jì)、織物在線檢測(cè)數(shù)據(jù)分析程序設(shè)計(jì)以及上位機(jī)界面及曲線圖繪制程序設(shè)計(jì)等部分組成系統(tǒng)。

UDP通信模塊主要實(shí)現(xiàn)一個(gè)UDP服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)，用于接收來(lái)自數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的纖維織物緯斜檢測(cè)數(shù)據(jù)和織物表面溫度數(shù)據(jù)。纖維織物質(zhì)檢數(shù)據(jù)分析程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)織物緯斜數(shù)據(jù)的分析，得出織物的緯斜角度大小，從而給整緯裝置的控制部分提供調(diào)整參數(shù)。上位機(jī)界面及曲線圖繪制程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)織物緯斜參數(shù)和織物表面溫度的實(shí)時(shí)顯示，并繪制織物緯斜檢測(cè)數(shù)據(jù)。纖維織物在線檢測(cè)上位機(jī)界面如圖6所示。

圖6 纖維織物在線檢測(cè)上位機(jī)界面

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于LPC4375研究了纖維織物的緯斜參數(shù)和檢測(cè)方法，提出了采用旋轉(zhuǎn)式光電檢測(cè)法提取織物緯斜參數(shù)。設(shè)計(jì)了基于旋轉(zhuǎn)式光電法的纖維織物緯斜參數(shù)檢測(cè)的硬件電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)織物緯斜參數(shù)的提取和信號(hào)處理。采用MLX90614紅外溫度傳感器實(shí)現(xiàn)纖維織物表面的溫度檢測(cè)。采用ARM Cortex-M4/M0微控制器LPC4357作為主控制器CPU，實(shí)現(xiàn)了通信模塊、電源模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)移植和軟件設(shè)計(jì)方面，完成了μC/OS-II系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)微控制器中的移植，分析了ARM Cortex-M4/M0雙核微控制器的核間通信以及核間任務(wù)分配，完成了LwIP協(xié)議棧在μC/OS-II系統(tǒng)下的移植。由于織物緯斜檢測(cè)技術(shù)在紡織工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，本文為該系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)提供了新的方法與思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸豪洋，馬蘇揚(yáng)，廖萍，等.印染拉幅定型機(jī)的研究進(jìn)展[J].印染，2015，41（22）:41-44.

[2]趙奇志，朱亦軍.論整緯器在染整行業(yè)的作用與前景[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2011，40（4）:112-113.

[3]Zhen，Liping.Si，shanowei.Infrared temperature measurement system based on MSP430[C]//Proceedings-3rd International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation，2011（2）：421-424.

[4]李娜娜，馬游春，李錦明.基于MLX90615和MSP430的紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（9）:115-120.

[5]朱輝波.論整緯設(shè)備在染整機(jī)械中的功用及前景[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2012，41（4）:59-60.

[6]金守峰.面向機(jī)器視覺(jué)的織物緯斜檢測(cè)方法[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（2）:40-42.

[7]羅成娥，任海強(qiáng).基于CAN總線的在線升級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字通信，2013，40（6）:28-32.

[8]Dorian Schneider，Yves-Simon Gloy，Dorit merhof.vision-based on-loom measurement of yarn densities in woven fabrics[J].IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2014，64（4）:1063-1074.

[9]高建陽(yáng)，鄭永軍，李文軍，等.一種紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2015，34（11）:1-4.

[10]田偉，李從飛.基于ZigBee的電纜頭溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2013，21（13）:94-96.

[11]Zhichao Dai，Ying Xiang.Design of remote upgrade of equipment monitoring system software[C]//Information Technology and Computer Science（ITCS），2010 Second International Conference on，IEEE，2010：462-465.

[12]李娜娜，馬游春，李錦明.基于MLX90615和MSP430的紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（9）:115-120.

[13]文中偉，秦飛.常州宏大紡織印染智能裝備新突破[J].紡織機(jī)械，2015，6（6）:62.

[14]李志遠(yuǎn)，趙元富，蘭利東.嵌入式非對(duì)稱多核并行軟件設(shè)計(jì)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2013，30（8）:107-111.

[15]張齊，勞熾元.輕量級(jí)協(xié)議棧LWIP的分析與改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2010，31（10）:2169-2171.

[16]鄧玉，張冬梅.基于AVR單片機(jī)的新型光電整緯檢測(cè)設(shè)備的研制[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（5）:85-88.