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嵌入式主板PCM-3499的纺织控制器解决方案

时间:2019/4/4 15:26:25
当美国胜家(Singer)公司于1889年发明了全世界第一台电动机驱动缝纫机后,开创了纺织缝纫工业的新纪元。二战后,纺织工业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纺织机制造业的新盟主.
    如今,市场的发展期待纺织控制器达到高智能化、低成本、简易维修的标准,由于受芯片技术、工控主板功能等方面的制约,众多厂商在为选择能完全实现相关功能的、价格低廉的且性能稳定的控制板而烦恼。
    深蓝宇科技在多年的系统开发和与客户进行深入探讨的过程中,深入了解了纺织控制各方面的性能及对工控板的要求,基于深蓝宇科技PCM-3499主板成功的为数量不少的纺织控制厂商开发出了多款产品,据了解,相关产品市场反应良好,在实际应用过程中表现出了高性能和高稳定性的特征,获得了各厂商的认可。
    为了方便更多的客户进行项目选择,深蓝宇科技特别把基于PCM-3499主板的纺织控制器方面的相关经验总结出来,以供各位厂商参考。

一、PCM-3499主板简介
    PCM-3499 是一款极高性价比、尺寸及其紧凑的嵌入式控制模块。在PC104规格的板子上实现了几乎所有的工业计算机所需要功能。
    PCM-3499 板载嵌入式高性能16位处理器,该处理器内部为32位RISC架构并且与80C186 处理器兼容,具有极高的性能,主频高达100MHz,内置了100M的以太网,并且支持1MB的SDRAM。其指令与其他X86微处理器兼容。
    板上功能包括10/100M高速以太网接口,PC104接口,TFT接口和LVDS接口,VGA 接口,支持标准IDE接口(DOM,普通硬盘)、并口、四个串口(RS-232 和RS-485 ,四个串口都可配置为TTL电平接口)、USB接口、DOC接口、PS/2键天天、RTC实时时钟、铁电,电池后备SRAM非易失性存储器、看门狗、蜂鸣器接口、通用GPIO、和8/16位兼容的ISA总线等。
    在一单片闪存芯片上集成了系统BIOS、1.44M 闪存盘(Flash Flopy Disk -- FFD ,根据用户需要可扩大成8M闪存)和16点阵二级汉字库,以最少数量的芯片实现最小尺寸的模块的最多的功能。
    完全自主开发的显示控制器,可以实现最高1024 768 真彩色高性能显示效果。
    如果需要更多的其他功能可以通过PC/104总线去扩展相关的功能模块。

二、PCM-3499纺织控制器解决方案系统架构
    在深蓝宇科技客户成功开发的纺织控制器案例中,我们简单介绍其中一个客户的基于深蓝宇科技PCM-3499的纺织控制器系统方案,我们把此方案的主控制单元分为上、下位机结构,并由PCM-3499来完成与上位机的协同和终端设备的控制工作。
    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;
    下位机主要负责输出控制信号、协同工作以及部分传感器信号的处理。

三、基于PCM-3499的纺织控制器的技术实现

(一)、通讯信道
    PCM-3499板载10/100高速以太网接口,4个串口,16C550兼容UART ,COM1 为9线RS-232,COM2为9线,COM3 RS-232 或者RS-485 可选,COM4是3线的RS-232 口(TTL和RS232可选) ,提供13路(5V电平)单向数字I/O通道和4路3.3V电平(5V兼容),双向可编程数字I/O ,8位,16位动态IO总线.
    PCM-3499在通讯中可以以RS485或者10/100M以太网接口与上位机实现通讯互联,在与终端设备(电机、监视器等)可以通过串口、ISA总线等进行通讯。

(二)数据处理分析
    PCM-3499的CPU应用了RISC的技术,64bit指令队列,5级流水线,相对于传统的CISC 技术,指令周期短。不分频的系统时钟(386是2分频),外部时钟100MHz,内部时钟100MHz 。高速内存总线(200Mbyte/S),在数据通讯应用方面可以充分发挥大数据量吞吐的优势。8KB的高速缓存。性能高,速度快,经过测试,实际性能相当于486SX-100MHz。
    PCM-3499的DOS操作平台在486的CPU基础上可以支持复杂的应用程序,实现对终端设备如步进电机的精密控制。

(三)存储
     DOS操作系统和在此基础上开发出来的复杂应用程序本身要占用一定的存储空间,此外,相关终端设备的监控信息、上位机下达的指令和传送的相关资料如纺织图案等也必须占用一定的存储空间,这都要求控制器具有一定容量的存储功能。
    PCM-3499 提供了非常完善的数据存储解决方案,BIOS中集成了完全自主知识产权的高性能1.44M 或更高容量的Flash 电子盘,用于存贮应用程序及数据,对于小程序及数据的用户不需要另外购买DOC或硬盘,就能直接建立完整的应用系统,降低了系统成本。应用程序访问Flash电子软盘与PC上的访问普通软盘一样,但是访问速度和重复寿命要远远超过普通软盘。
    由于BIOS提供了对IDE设备的直接支持,用户也可以使用CF卡等大容量存储设备,或与电子软盘交换文件。系统启动时首先查找IDE设备,并优先从IDE设备引导系统,如果没有IDE设备,则从电子软盘引导系统(同时提供配制工具可强制从电子软盘优先启动)。同时还提供了DOC电子盘接口,支持8~1G的M-system DOC 电子盘。通过USB接口,支持U盘,可以热插拔,快速方便数据交换方式。

(四)显示及输入
    在特殊的情况下,用户可能需要通过人机交互界面对下位机进行直接的操作,PCM-3499自带PS/2键盘接口,显示共享系统SDRAM高速内存8MB( 最高32MB) ,支持TFT LCD最高1024 x 768 真彩色,支持LVDS LCD最高1024 x 768 真彩色,支持CRT接口,支持触摸屏,为客户提供多种显示解决方案。

四、开发方式及编程要点

1、 开发方式
    a、根据使用习惯,用户可以使用TC2.0(本地开发)、BC3.1(远程开发)、BC4.5(远程开发)开发程序。
    b、根据使用习惯,用户还可以使用DEBUG调试硬件。
    c、开发好的运行程序,可以拷贝到电子盘上(通过TDRF软件,或者虚拟显示的COPY命令)
    d、 用户可以使用虚拟显示来格式化电子盘、传送操作系统、拷贝文件、察看内存等操作。
    e、编辑AUTOEXEC.BAT批处理文件,增加键盘驱动、显示驱动、用户程序命令,以便加电后自动运行应用程序。

2、编程要点
    a、以太网:我公司提供全套TCP/UDP/FTP源代码例子,用户很容易上手,参见DEMO例子程序
    b、485:我公司提供全套中断方式或查询方式源代码。参见DEMO例子程序。
    c、FLASH:我公司提供接口程序,可以实现每小时更新一次24小时连续工作时,寿命长达10年以上,更长的寿命我们认为没有必要。
    d、I/O:开关量使用IO函数访问
    e、模拟量:使用双向PIO扩充串行A/D、D/A转换器,参见PIO例子程序
    f、896KB内存使用:直接使用即可,不需要特殊技巧,参见DEMO例子程序。
    g、文件操作:参见DEMO例子程序。
    h、 RTC:参见DEMO例子程序。
   用户可以修改FTP的例子代码,把存储文件改为存储到FLASH中。