WinCE多线程下绣花机运动控制的实现

　　绣花机在缝制设备行业中占有极其重要的位置，在国内外都有广阔的市场。国产绣花机在速度、噪声、品质和功能等方面与国外高档机相比，存在着较大的差距，竞争优势较小，因此，加强绣花机的开发不仅是市场需求，更有助于提高民族产业，具有重要意义。目前随着SOC、ARM、FPGA 与CPLD 等嵌入式技术的不断发展，以嵌入式系统为主的绣花机主控制器在国内已占据了主流，具有较快处理速度的CPU 和多功能的模块扩展使绣花机运动控制系统更加强大，但高速度、高精度和高智能化的发展方向给绣花机运动控制系统提出了更高的要求，在硬件的不断完善基础上，软件的性能已成为评估系统性能优劣的一项重要考核指标，也是绣花机开发的难点之一。

　　本文运动控制系统软件实现是基于一种高速工业绣花机的体系结构，该体系结构以ARM9 处理器S3C2440 为CPU，结合CPLD 扩展模块，主要功能是满足绣花机在1200 转/分转速下的实时性要求(目前国内高速工业绣花机的主流转速为1000转/分)，即在高速运转完成自动绣花、剪线和换色等工作的同时，保证刺绣品质和满足一些人性化要求。对此文中提出了一种基于Windows CE5.0 多线程机制的绣花机运动控制系统软件实现方案，该方案已应用于自主开发的高速工业绣花机中，取得了较好的效果。

　　1 运动控制系统实时性要求及模块分析

　　绣花机运动控制系统是强实时系统，系统所选择的运行环境必须能及时响应绣花机运动控制系统的实时性任务，如果系统响应的实时性不够，会导致绣花机在自动运行过程中出现断续等不稳定现象。由于Windows CE 系统在界面、人机交互能力、多任务以及开放性等方面的优势，开发基于Windows CE 的工控系统称为一种趋势。

　　Windows CE5.0 属于实时性操作系统，在Windows CE5.0 系统中，合理应用Windows CE 多线程技术来解决系统的实时多任务成为开发技术的关键。绣花机运动控制系统对各个电机以及其它模块的实时性提出了很高的要求。Windows CE 多线程机制因其能同时执行多项任务而能较好的满足这一要求，同时结合采用有效的中断方式来加强对实时性要求的实现。

　　根据运动控制系统的功能要求，整个系统主要分为以下几个模块：(1)主轴控制模块，控制主轴电机运转，带动绣针上下移动。(2)XY 步进电机控制模块，控制XY 步进电机，移动绣框。(3)剪线模块，控制剪线电机，完成自动剪线操作。(4)换色模块，控制换色电机，完成自动换色操作。(5)光电检测模块(A 相Z 相)，主轴电机旋转位置及圈数的计数反馈。(6)限位处理模块，防止步进电机移框时越位。(7)断线检测模块，检测绣针上的线是否断掉。(8)报警模块，绣花机异常状态报警。各个模块之间的通信关系如图1 所示：