當托馬斯和愛迪生發(fā)明了電動機后，美國勝家(Singer)公司于1889年發(fā)明了全世界第一臺電動機驅(qū)動縫紉機后，同時也開創(chuàng)了縫紉機工業(yè)的新紀元。二戰(zhàn)后，工業(yè)縫紉機制造的霸主地位已逐漸被日本所占據(jù)。進入21世紀后，中國已成為工業(yè)縫紉機制造業(yè)的新盟主?？墒敲鎸I(yè)縫紉機市場的日趨飽和以及服裝制造全行業(yè)的利潤日益下降的窘?jīng)r，各國的縫紉機制造商又重新把市場的焦點投向家用市場，勝家公司更是希望重現(xiàn)一百年前美國家庭每戶擁有一臺腳踏式縫紉機的輝煌歲月。

　　如今，美國勝家、日本兄弟以及中國飛躍都相繼上市家用電腦繡花機或刺繡機，以期待縫紉機再次敲開老百姓的家門，可受限于芯片技術的發(fā)展，使得家用電腦繡花機的智能化程度、制造成本、維修方式都難于達到民品的標準。為此，北京中科億芯信息技術有限公司使用本公司自主設計的EraSoC-1000C處理器芯片所開發(fā)的家用電腦繡花機方案，采用了linux2.6內(nèi)核，并添加實時補丁(rtlinux)以使其具備更完善的實時系統(tǒng)功能；精致的Qtapia圖形系統(tǒng)軟件(以下簡稱QT)，避免了采用WinCE而帶來的昂貴授權費用，大大降低了電子控制系統(tǒng)的制造成本，使得電腦繡花機走入家庭變得指日可待。

　　系統(tǒng)簡介

　　EraSoC-1000系列芯片作為國內(nèi)唯一的基于龍芯內(nèi)核的高性能SoC，憑借其強大的CPU處理能力、64位浮點運算能力，高效的總線架構、可實現(xiàn)低功耗的動態(tài)變頻技術、豐富的片上設備，已廣泛地應用在國內(nèi)各種嵌入式領域。

　　基于EraSoC-1000C的電腦繡花機系統(tǒng)主要由三個電機協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)繡花功能：一個主軸電機，采用交流伺服交流來控制針頭的上下運動；X、Y軸步進電機各一個，以實現(xiàn)工作面的橫向與縱向移動，系統(tǒng)控制框圖示于圖1。

　　硬件設計

　　根據(jù)圖1所示的整個系統(tǒng)方案的控制實現(xiàn)原理，我們把此方案的主控制單元分為上、下位機結構，并由一顆EraSoC-1000C芯片來完成上、下位機的協(xié)同工作。

　　上位機結構

　　上位機主要負責人機交互、文件讀取與解析、部分傳感器信號的處理；

　　·STN/TFT LCD顯示與觸摸控制的實現(xiàn)

　　此部分作為人機交互的主要平臺，通過控制觸摸屏來控制電機做出相應的動作就是在此部分實現(xiàn)的。其中液晶部分對東芝T6963CFG LCD驅(qū)動芯片的控制是由EraSoC-1000C引出的8位數(shù)據(jù)線和5個GPIO實現(xiàn)的，本次用的黑白屏，如果需要可以用彩色屏，尺寸也可以任意選擇。而觸摸屏的控制是由EraSoC-1000C的spi信號線和片選線時鐘線經(jīng)過觸摸屏控制器ADV7843實現(xiàn)的。

　　·傳感器通過GPIO與EraSoC-1000C的通訊

　　該繡花機一共用到了6個傳感器分別由EraSoC-1000C提供的6個可以作為中斷輸入的GPIO控制。這些傳感器分別是x軸方向電機的傳感器，y軸方向的電機傳感器，z軸方向的電機傳感器，測試繡花針是不是在上針位(此時針在所有位置的最高點)的傳感器，測試繡花針是不是離開布的傳感器，和一個用于是否繞線的輔助功能的傳感器。

　　下位機結構

　　下位機主要負責輸出電機控制信號(PWM)、協(xié)同工作以及部分傳感器信號的處理。

　　·PWM對交流伺服電機的控制

　　在EraSoC-1000C芯片中一共有六路脈沖寬度調(diào)節(jié)/定時/計數(shù)控制器(以下簡稱PWM)。每一路PWM工作和控制方式完全相同，都有兩路輸入信號(gate_clk_pad_i， capt_pad_i)和一路脈沖寬度輸出信號 (pwm_o)。由于系統(tǒng)時鐘高達60MHz，計數(shù)寄存器和參考寄存器均32位數(shù)據(jù)寬度，這樣開發(fā)人員可通過編成讓PWM產(chǎn)生各種復雜的近似線性的輸出信號，非常適合高檔電機的控制。