基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统，所述系统包括连接至CAN总线的上位控制系统及若干下位子节点，所述上位控制系统包括主控单元、显示装置以及CAN通讯接口模块，所述下位子节点为绣花机功能控制模块，包括主控单元以及CAN通讯接口模块，所述上位控制系统根据任务需要通过所述CAN总线发送指令和数据至对应的下位子节点，控制所述下位子节点完成所述任务，所述下位子节点产生的数据及反馈信息通过所述CAN总线传送至所述上位控制系统，通过所述显示装置显示。本发明专利技术的技术方案提出了一种基于CAN总线的控制体系的解决方案，简化了控制系统，提高了系统的稳定性和灵活性，改善了传统控制架构的缺点和不足。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统，所述系统包括连接至CAN总线的上位控制系统及若干下位子节点，所述上位控制系统包括主控单元、显示装置以及CAN通讯接口模块，所述下位子节点为绣花机功能控制模块，包括主控单元以及CAN通讯接口模块，所述上位控制系统根据任务需要通过所述CAN总线发送指令和数据至对应的下位子节点，控制所述下位子节点完成所述任务，所述下位子节点产生的数据及反馈信息通过所述CAN总线传送至所述上位控制系统，通过所述显示装置显示。本专利技术的技术方案提出了一种基于CAN总线的控制体系的解决方案，简化了控制系统，提高了系统的稳定性和灵活性，改善了传统控制架构的缺点和不足。【专利说明】基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统
本专利技术属于工业生产控制领域，特别是一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统。
技术介绍
随着工业绣花机不断的更新换代，高速度、高精度、高智能化工业绣花机的控制系统开发成为当今绣花机产业发展的趋势。目前，国内绣花机控制系统虽然能够满足完成刺绣工作的基本需求，但是由于其控制平台的局限性，如果想通过现有的平台进行系统升级来达到国外先进技术水平，存在很大困难。 请参阅图1，现有的绣花机控制系统的控制模式通常采用串口并行模式集中管理控制，即通过单个MCU集中管理控制系统的全部任务，并行引出多根信号线至各个控制模块。其缺点如下: (I)系统实时性不够。在多任务控制系统中，随着控制节点的增多，控制信号和反馈信号将大大增加，单个MCU的串口既要负责整个系统的指令下达，还要频繁与各个节点协调交互反馈通讯，造成MCU的负担过重，影响整个系统的实时性； (2)子模块不具备智能性，独立性较差。系统的各个驱动子模块必须依赖MCU发出命令才能执行相应动作，这就占用了 MCU的大量软硬件资源，使系统总性能下降； (3)操作复杂。由图1可以看出，系统中驱动子模块越多，则由MCU引出的控制线越繁杂，通讯模式越难控制，实时性越差。这将造成绣花机控制系统中的排线布局变得非常复杂，易发生断线或接触不良的故障，降低了系统整体性能，且增加了成本。 高端工业绣花机要实现高速度、高精度、高智能化，除了在机械结构上需要全新的设计，并需要进行高精度的机械装配外，还需要强实时性控制系统支持。要实现多任务、强实时控制必须选用先进的硬件平台，并采用完善成熟的操作系统进行管理，完善系统的升级与维护等功能。 因此，有必要提供一种闻速度、闻精度、闻智能化的绣花机控制系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种工业生产控制技术，特别是一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统。 本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的: 一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统，所述系统包括连接至CAN总线的上位控制系统及若干下位子节点，所述上位控制系统包括主控单元、显示装置以及CAN通讯接口模块，所述下位子节点为绣花机功能控制模块，包括主控单元以及CAN通讯接口模块，所述上位控制系统根据任务需要通过所述CAN总线发送指令和数据至对应的下位子节点，控制所述下位子节点完成所述任务，所述下位子节点产生的数据及反馈信息通过所述CAN总线传送至所述上位控制系统，通过所述显示装置显示。 在本专利技术的技术方案中，所述上位控制系统包括通讯模块、管理模块、线程模块及界面设计模块，所述通讯模块用于进行CAN接口通讯的初始化、数据接收和发送，所述管理模块用于设置参数、协调指令下达及管理所述反馈信息，所述线程模块用于切换各控制模块状态，界面设计模块用于提供人机交互界面。 在本专利技术的技术方案中，所述上位控制系统的CAN通讯接口模块包括CAN控制器与CAN收发器，所述CAN控制器为MCP2515控制器，所述CAN收发器为TJA1050收发器，所述上位控制系统的主控单元为S3C2440A微处理器。 在本专利技术的技术方案中，所述下位子节点包括主程序模块、CAN初始化模块、CAN报文发送和接收模块、控制模块以及信号反馈模块。 在本专利技术的技术方案中，所述下位子节点的CAN通讯接口模块包括CAN收发器，所述CAN收发器为SN65HVD230DR收发器，所述下位子节点的主控单元为STM32F103VCT6微处理器。 在本专利技术的技术方案中，所述下位子节点包括主控板模块、断线检测板模块以及特种绣装置板模块。 在本专利技术的技术方案中，所述主控板模块用于根据所述上位控制系统传送的绣花花样文件的控制码信息控制针杆运动，进行绣花，所述主控板模块包括主轴伺服驱动及电机、XY轴伺服驱动及电机，以及换色、勾、扣、剪线驱动及换色、勾、扣、剪线执行机构。 在本专利技术的技术方案中，所述断线检测板模块用于检测是否产生断线，并控制控制针杆的运动和停止，所述断线检测板模块包括针杆锁、电磁铁及针杆执行机构。 在本专利技术的技术方案中，所述特种绣装置板模块用于进行特种秀操作，所述特种绣装置板模块包括装置电机及装置执行机构。 在本专利技术的技术方案中，所述主控板模块包括两个主控单元、CAN通讯接口模块、电机驱动模块以及信号反馈模块，所述两个主控单元控制分别控制主轴伺服驱动及电机，以及XY轴伺服驱动及电机。 本专利技术的技术方案提出了一种基于CAN总线的“实时串行式”控制体系的解决方案，通过现场总线技术实现基于32位高性能MCU的实时控制及上下位机的实时通讯，简化了控制系统，提高了系统的稳定性和灵活性，改善了传统控制架构的缺点和不足。能够实现绣花机主轴电机正常刺绣和移框电机相互协调工作，共同完成刺绣过程，并可通过CAN网络来精确控制绣花机及其相关的运动机构，如:换色电机、勾线电机、扣剪线电机等的各项工作。 【专利附图】【附图说明】 图1为现有技术的绣花机控制系统的模块图。 图2为本专利技术基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统模块图。 图3为本专利技术下位子节点的主控板模块的模块图。 图4为本专利技术基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统的工作流程图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 在工业控制领域，CAN总线可作为现场设备级的通讯总线，与其他总线相比，具有很高的可靠性和性价比。CAN网络上任何一节点均可作为主节点主动地与其他节点交换数据，使设计更加灵活，并可大大提高系统的性能。CAN网络节点的信息帧优先级及可靠的错误处理和检错机制，满足不同的实时需要，同时，CAN的物理层及链路层采用独特的设计，使其在抗干扰，错误检测能力等方面具有很好性能。另外，CAN结构简单，器件容易购买，每个节点的价格较低，开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具进行开发。 请参阅图2，本专利技术的基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统包括连接至CAN总线的上位控制系统及若干下位子节点。 该上位控制系统包括主控单元、显示装置以及CAN通讯接口模块。该CAN通讯接口模块包括CAN控制器与CAN收发器。该上位控制系统根据任务需要通过CAN通讯接口模块发送指令和数据，并通过CAN总线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CAN总线的嵌入式高速绣花机控制系统，所述系统包括连接至CAN总线的上位控制系统及若干下位子节点，其特征在于，所述上位控制系统包括主控单元、显示装置以及CAN通讯接口模块，所述下位子节点为绣花机功能控制模块，包括主控单元以及CAN通讯接口模块，所述上位控制系统根据任务需要通过所述CAN总线发送指令和数据至对应的下位子节点，控制所述下位子节点完成所述任务，所述下位子节点产生的数据及反馈信息通过所述CAN总线传送至所述上位控制系统，通过所述显示装置显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马永新，马火良，
申请(专利权)人：深圳市宝捷龙电脑刺绣技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44