基于式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)ARM的嵌入

1、2008年第8期中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10092552(2008)08001303基于ARM的嵌入式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 譚平1，劉建新2 (1西華大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，成都610039；2西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，成都610039)摘要：嵌入式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)需要解決通信控制器的驅(qū)動(dòng)和圖形界面的設(shè)計(jì)問題。提 出了一種基于s3C2410的氣動(dòng)標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在介紹USB OHCI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和模板 的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了嵌入式h懈環(huán)境下S3C2410 USB OHCI的驅(qū)動(dòng)程序，并以QTE作為工具，基于Layt進(jìn)行了GUI的編碼，給出了設(shè)計(jì)思想。最后，提供了該

2、系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例。關(guān)鍵詞：圖形用戶界面；氣動(dòng)標(biāo)記機(jī)；數(shù)控裝備；嵌入式系統(tǒng)Desgin of embedded numerical control systemfor pneumatic marker based on ARMn心Pin91，LIU Jian-)【iff(1School 0f M州嘲濺and CAllnpul七r，Xihua Umvemff，Cheugdu 610039，China；2School 0f Mechanical Dlgj瑚啦and Automalim，IOhua Umversity，a崩咖l 610039，China)Abstract：hl oIder to deve

3、lop embeddd numefical control system for pneumatic marker，two problems such鵝de、，ice driver for c0刪cadon controUer cllip and graphics ur interface under embcddd OS出“d besolvedFirefly，a kind of numerical control ffstem scheme based on ARM cIlip of$3C2410 is pmvided，蚰d$en，the structure“template for wri

4、ting d謝ce driver under embeddedare introduced，and tIe devicedriver for$3C2410 USB OHCI is codedAnd$en，QTm is selected to use黔tlle GUI developing tooh，鋤dtIle flow chart for wrifing GUI programs based on QTS hyout tlougIlt is舀、，en tooFinally，a pracfical muningcase oftIle s)僵脅is shownKff words：grapIics

5、 user interface；pneumatic mad【er；numerical control device：embedded system0引言 DSP等各種嵌入式系統(tǒng)微處理器的快速發(fā)展，為開 工業(yè)氣動(dòng)標(biāo)記機(jī)是一種用于金屬產(chǎn)品表面標(biāo)記 放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的解決方法。ARM 的機(jī)電一體化設(shè)備，是由計(jì)算機(jī)控制，使用壓縮空氣 具有比較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，可以用來運(yùn)行界面以 通過打印針頭在各種金屬表面上標(biāo)記字符、漢字、圖 及應(yīng)用程序等，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在控制方面；同時(shí)可 形等的標(biāo)記機(jī)，是車輛行業(yè)在VIN識(shí)別碼、車架號(hào)、 以利用DSP較強(qiáng)的計(jì)算能力，進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)運(yùn)算等 處理。ARM系列微處理

6、器的性價(jià)比逐漸提高，且嵌發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)、銘牌、軸類、齒輪等產(chǎn)品標(biāo)記時(shí)廣泛使用入式unu)【由于開發(fā)周期短、開放源碼、配置靈活、 的一種數(shù)控設(shè)備。開放性是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，可移植性好，因而在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文將 對(duì)于標(biāo)記機(jī)來說，有基于單片機(jī)和PC機(jī)的兩種常針對(duì)嵌入式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，研究mux環(huán)用的開放式數(shù)控結(jié)構(gòu)?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)境下USB驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及基于QT的圖形用戶界面 單、成本低，但由于單片機(jī)功能的限制，數(shù)控功能不的設(shè)計(jì)技術(shù)。強(qiáng)，實(shí)時(shí)性較差；基于PC的開放式系統(tǒng)可以利用通用PC豐富的軟件、硬件資源，能夠很快地開發(fā)出獨(dú) 收稿日期：20080124具特色的軟件系統(tǒng)，具有良好的人機(jī)

7、界面，但資源利 基金項(xiàng)目：四川省教育廳自然科學(xué)蕈點(diǎn)項(xiàng)目資助(cr7zAll0) 作者簡(jiǎn)介：譚平(19r72一)，女。講師，碩士，主要研究方向?yàn)閳D形圖像用率不高、體積較大，攜帶不方便。隨著ARM和處理、嵌入式系統(tǒng)。一131系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 包，因其面向?qū)ο?、跨平臺(tái)、界面設(shè)計(jì)更美觀而得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)選用QTE作為圖形系統(tǒng)GUI的開發(fā)平臺(tái)，QTE的框架結(jié)構(gòu)如圖3所示劉。l耀i i r彗寧；l糜辯一|圖3 qrz的框架結(jié)構(gòu)從圖3可以看出，QTE內(nèi)核自帶了窗口系統(tǒng)， 因而講QTE應(yīng)用到嵌入式Linux設(shè)備上時(shí)可以不 需要Xll的支持，并且可以根據(jù)需要對(duì)QTE的內(nèi) 核進(jìn)行裁剪和定制。QtE是一套基于成熟的C+

8、語言的類庫，用面 向?qū)ο蟮乃枷虢M織。它支持多平臺(tái)，有“一次編寫， 到處編譯”的特點(diǎn)。對(duì)于基于對(duì)話框的應(yīng)用程序，可 以通過QT Designer工具以Visual的方式拖放控件來設(shè)置好GUI界面，然后定義相應(yīng)的代碼，如同MFC之類的程序設(shè)計(jì)；除此之外，QTE還提供了功能豐 富的布局(Layot)類，可以在程序中直接通過代碼對(duì) GUI界面進(jìn)行布局，如QHBoxl_ayout，QVBoxLayout， QGddLayout類。此外，還可以設(shè)置各種策略，告訴 QTE，當(dāng)窗口大小改變時(shí)，里面的子部件應(yīng)該如何隨 之變化。可以是隨比例放大，也可以不變，也可以是其它行為。采用代碼進(jìn)行布局的QT程序片斷如下：2

9、基于QTE的標(biāo)記機(jī)軟件設(shè)計(jì) MainW'L,xt)Ir：lj柵r山w(QCaavas&C，QVadget*parent，const char*nati圮，WFla鏟f)：QMainWindow(parent，name)， canvas(c)lmainlayout-new Q陸皿研叫(酬，3，I，5，5)；mainLayom-'*addLayout(statuslayout，0，O)；connect(tcxtUpdateButton，SIGNAL(clicked()，SLOT(up- datcText()；int main(tnt argc，char*argv)QAppl

10、ication app(argc，a罾)；圖2標(biāo)記機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)QCanvas canvas(640，480)；QtEmbedded是跨平臺(tái)C+圖形用戶界面工具 canvassetAdvancePcriod(30)；一14一MainWindow mainWin(canvas)；砒撕c voidexit I姍一0fd啪upmu婦(vold)mainWinresize(mainWinsizeHint()；aI，psetMainWidget(&mainWin)；，*驅(qū)動(dòng)程序結(jié)束后有關(guān)處理的操作*mainWin船-tI,m(QPm,ap(“qt-trans驢”)；mainWinshow()；m

11、oduleinit(name一0finitializationr眥dI地)；returli appa啪()；modIlleexit(name一0fcleanuproutine)；由于制定有USB OHCI和UHCI標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于USB從上述程序片段可以看出，QTE中的事件處理 主機(jī)來說，只要具備USB OHCFUHCI驅(qū)動(dòng)程序，USB 是通過SIGNALSLOT機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)某一個(gè)對(duì)象I 主機(jī)控制器就可以在系統(tǒng)上得到應(yīng)用，針對(duì) 狀態(tài)改變時(shí)，發(fā)出SIGNAL，通知所有與該信號(hào)相連$3C2410的OHCI驅(qū)動(dòng)程序的主要步驟如下：對(duì)象的SLOT，從而引發(fā)對(duì)應(yīng)的SLOT的動(dòng)作。SIG STEPI：USB接

12、口的初始化，配置眥和接口狀態(tài)；NAUSLOT機(jī)制真正實(shí)現(xiàn)了封裝的概念。同一個(gè)STEP2：通過hcaddohci函數(shù)向系統(tǒng)注冊(cè)一 SIGNAL可以連接任意個(gè)SLOT，多個(gè)SIGNAL也可以 個(gè)OHCI標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備。和同一個(gè)SLOT相連。4實(shí)例3USB驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)前面所提出的技術(shù)方案和QTE程序設(shè)計(jì)USB(Universal Serial Bus)是1995年由微軟、思想，在$3C2410 ARM處理器上完成了嵌入式標(biāo)記Compaq和IBM等公司聯(lián)合制定的一種新的串行通機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，控制系統(tǒng)運(yùn)行界面截圖如圖5 信協(xié)議，定義了低速(15Mbs)、全速(12Mbs)和高 所示。目前的控制系

13、統(tǒng)已完成了對(duì)單線體漢字、字 速(480Mbs)三種速度模式，采用主，從(hostdevice)符、簡(jiǎn)單圖形和G代碼的譯碼控制。 結(jié)構(gòu)，雖然從物理結(jié)構(gòu)上可以通過HUB將USB設(shè)備連接到USB主機(jī)上，但從邏輯上講，USB設(shè)備必須 且只能直接與USB主機(jī)相連時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)正常的通 信。USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序功能層次如圖4所示。圖4 USB主機(jī)驅(qū)動(dòng)程序功能層次在嵌入式Linux環(huán)境下使用USB驅(qū)動(dòng)器，必須 設(shè)計(jì)Ikaux環(huán)境下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。操作系統(tǒng)的作圖5基于叫E的嵌入式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)GUI 用是管理系統(tǒng)的軟硬件資源，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在用戶 5結(jié)束語應(yīng)用程序與物理硬件之間起橋梁作用，通過設(shè)備驅(qū) 根據(jù)嵌入式氣動(dòng)

14、標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)的需要， 動(dòng)程序提供的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的無差異的一致 詳細(xì)介紹了基于QTE的標(biāo)記機(jī)控制軟件的結(jié)構(gòu)、 操作，使應(yīng)用程序與底層硬件無關(guān)。 基于布局的程序開發(fā)流程，以及嵌入式Linux環(huán)境 在Linux24和timlx26內(nèi)核中，通常使用module下USB OHCI驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和開發(fā)模板及流程，并 init()和moduleexit()宏對(duì)驅(qū)動(dòng)程序模塊的初始化 基于QTE的布局機(jī)制，設(shè)計(jì)了標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)和退出函數(shù)名稱進(jìn)行記錄，Linux驅(qū)動(dòng)程序模板如下 際運(yùn)行結(jié)果表明，所提出的設(shè)計(jì)思想能夠滿足應(yīng)用所示【引。的需要。針對(duì)標(biāo)記機(jī)數(shù)控的需要，開發(fā)通用的嵌入#include<

15、linuxmoduhh> 式數(shù)控裝置是下一步開發(fā)工作的重點(diǎn)。莽include<linttxeordlgh>參考文獻(xiàn)：舞include<linuxinith>1王孫安，張進(jìn)華，吳明軍基于ARM的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研砒atic intinit n腳鵬一硝一initializationroutine(void)究J現(xiàn)代制造：亡程，2007(9)：5457C2 ESOLhttp：trollteeholl，岫ct8，q喇a(chǎn)，qt叩誼一platfn*驅(qū)動(dòng)程序初始化及相關(guān)操作定義* 3劉森嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)M北京航空航天大學(xué)出版社，2006 責(zé)任編輯：張榮香一15基于ARM的嵌入式標(biāo)記機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者：譚平， 劉建新， TAN Ping， LIU Jian-xin作者單位：譚平,TAN Ping(西華大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院,成都,610039)， 劉建新,LIU Jian-xin(西華大 學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院,成都,610039)刊名