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1、第2 9 卷第6 期 2 0 0 8 年6 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 6 J u n 2 0 0 8 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 8 ) 0 6 0 1 1 3 0 4 嵌入式电脑横机花型数据的编译处理 蔡立挺，傅建中，姚鑫骅 ( 浙江大学现代制造工程研究所，浙江杭州3 1 0 0 2 7 ) 摘要针对嵌入式电脑横机制版数据处理问题，介绍一种新型的花型数据编译处理方法。首先建立编译软件系 统框架，对花型数据编译流程和选针数据处理流程进行描述。在此基础上。根据选针控制
2、所需信息设计2 个花型 描述文件( P A T 和c N T ) ，提供衣片不同组织的颜色信息以及密度、罗拉等控制信息。在电脑横机运行时，花型描述 文件被实时编译成A R M 控制器可执行的行控制数据和选针数据，实现对加工过程的控制。此外，采用建立数据缓 冲区的方法保证控制代码的连续性，提高横机运行的稳定性。经过实际应用证明，该方法正确有效。 关键词嵌入式技术；电脑横机；数据编译；选针；A R M 中图分类号：T P2 7 3文献标识码：A C o m p i l a t i o no fp a t t e r nd a t ai ne m b e d d e dc o m p u t e r
3、 i z e dn a tk n i t t i n gm a c h i n e C A IL i t i n g ，F UJ i 眦h o n g ，Y A OX i n h u a ( 砌础眦矿A d m ，l c e d 肘口凡扣以洲昭阮沁洲，l g ，z 晒施昭娩倦妙，舶，蝴洮，z k 胁昭 3 1 0 0 2 7 ，仍讥口) A b s t r a c tT bs o l v et h ep m b l e mo ft 砌s l a t i n gp a t t e mt oc o n t r o ld a t ai ne m b e d d e dc o m p u t e r
4、i z e dn a tk n i t t i n g m a c h i n e ，an o v e lm e t h o do fc o m p i l i n gp a t t e md a t ai si n t r o d u c e d F i r s t l y ，t h es y s t e mf h m e w o r ko fc o m p i I a t i o n f t w a l l ei se s t a b l i s h e dt od e s c r i b ec o m p i l ep r o c e d u r eo fp a t t e md a t
5、 a 肌dp I o c e s so fn e e d l es e l e c t i o nd a t ai n d e t a i l 耽e n ，t w op a t t e md e s c r i p t i o nf i l e s ( P A T 卸dC N T ) 虢d e s i 卵e d ，w h i c hi n c l u d ea l li 舶珊a t i o nt h a t n e e d l es e l e c t i o nn e e d s ，s u c h 鹊V 耐o u sc o l o r so fs w e a t e r s ，p 啪r n
6、e t e 瑙o fd e n s i t ya n dr o l l e r ，粕d o n T h e s e t w o6 l e sa I ec o m p i l e di n t om w - c o n t I o ld a t aa r I dn e e d l e - s e l e c t i o nd a t at h a tA R Mc o n t r o l l e rc a ne x e c u t ew h e nn 砒 k n i t t i n g 呦c h i n ei sw o r k i n g ，t h u sr e a l i z i n gt h
7、ec o n t r o lo fk n i t t i n g M o r e o V e r ，i no r d e rt oe n s u 他t h ec o n t i n u i t y 0 fc o n t r o l l i n ga I l de n h a n c ed l es t a b i l i t yo fk n i t t i n g ，d a t ab u 雎ri su s e d 卟i sm e t h o dh a sp r o v e dc o e c ta I l d e f E e c t i V ei n 印p l i c a t i o n K e
8、 y 啪r d se 汕e d d i n gt e c h n i q u e ；n a tk n i t t i n gm a c h i n e ；d a t ac o m p i l e ；n e e d l es e l e c t i o n ；A R M 电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控 制等诸多领域，比较复杂的典型机电一体化产品【1 | 。 花型准备系统是电脑横机的重要组成部分，它的应 用实现了电脑横机从产品设计到衣片编织的自动 化心o ，它的性能关系到电脑横机的工作效率和织物 的成型质量。国内有不少研发机构和生产厂家从事 电脑横机的控制系统和花型准备系统的研制DJ
9、。对 于花型数据的编译处理过程，都有各自专用的花型 准备系统和不同的数据文件接口，大部分采用P C 机处理所有数据文件后再发送给下位机。本文介绍 了一种新型的花型数据处理方法。采用在P C 机上 设计衣片花型，编译出2 个花型描述文件作为统一 的数据接口，在电脑横机工作时，下位机再实时编译 数据文件，这对提高电脑横机花型准备系统数据接 口的统一性、通用性以及制版效率有一定的意义。 1 软件编译框架 电脑横机的控制代码可以完全由花型准备系统 来编译处理，并通过网络或者U s B 接口下载到下位 机存储器中，下位机控制器不需要再对数据进行编 译，只要准确读取控制数据就可以，减轻了下位机控 收稿日期
10、：2 0 0 7 0 6 一1 1修回日期：2 0 c r 7 1 0 l l 基金项目：浙江省重大机电装备专项资助项目( 2 0 0 6 C l l 0 6 7 ) 作者简介：蔡立挺( 1 9 8 2 一) ，男，硕士生。研究方向为嵌入式数控技术。傅建中，通讯作者，E - l a i l ：旬z z j u e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark l1 4 纺织学报第2 9 卷 制器的负担。由于直接编译成了控制代码，数据量 增加，
11、P C 机与下位机之间传输数据也要花较长时 间，对于存储空间有限的下位机来说只能保存少量 花型，遇到复杂的花型时数据量就大大增加，小则几 兆，大则十几兆或更大，这就带来许多不便之处。 随着C P u 技术的发展，目前在嵌入式系统上的 C P u 运行速度已经大大提高，并且分布式控制系统 技术广泛应用于嵌入式电脑横机领域。本文提出 P c 机与下位机之间只传输花型描述文件，花型描述 文件大小远远小于控制代码，不但节省传输时间，也 可以使下位机保存更多的花型。花型描述文件相当 于P c 机与下位机之间的标准接口，这使得P C 机与 下位机可以进行独立的开发，加快开发进度。下位 机在横机运行过程中实
12、时编译花型描述文件成控制 代码，从而实现对电脑横机的控制。整个编译流程 如图1 所示。 图l 编译流程图 F i g 1F m m e w o r k c o m p i l ep r o c 嘲 2 个花型描述文件分别为花型信息文件P A T 和 花型控制文件C N T 。P A T 文件记录了编织信息索引 值信息，每相邻2 针的编织信息索引值组成1 个字 节，P A T 文件数据结构H j 由花型文件的总列数c o 厶 ( 偶数) 、总行数y 以及每行的编织信息索引值组 成。P A T 文件的数据结构如表l 所示。 表lP A T 文件的数据结构 T a b 1D a 切s t n l c
13、 t 1 r ef fP A T 右l e c o z s 总列数( 偶数) l ，总行数 为方便字节对齐而保留，值为0 第l 行编织信息 B v t eX + I B y t eX + 2 B y t e2 X 第1 2 列编织信息索引值组合 第3 、4 列编织信息索引值组合 第2 x l 、2 x 列编织信息索引值组合 第l ，行编织信息 B v t e 掰+ l B v t e ，X + 2 B v t e X + X 第l 、2 列编织信息索引值组合 第3 、4 列编织信息索引值组合 ： 第2 j f l 、2 工列编织信息索引值组合 注：j f = C 铀，2 。 C N T 文件记
14、录了一些行控制参数，其中直接关 系到选针数据编译的重要参数如下所示。 t ) r p e d e fs t n l c t u n s i 驴e ds h o r ti n tR o w N u m ；行号 u n s i 印e dc h a rI ( I I i t S t y l e l ；编织方式l u n s i 弘e ds h o r t i n tK n i t s t ) r l e I n d e x l ；编织方式索引 值l u n s i 印e dc h a rK n i t s t y l e 2 ；编织方式2 u n s i 印e ds h o r t i n tK n
15、 i t s t y l e I n d e 】【2 ；编织方式索引 值2 S S y s N e e d l e b e d ；系统和针床数据结构 t y p e d e fs t r u c t S s y s N e e d l e b e dF i r s t F m n t ；一系统前针床 S s y s N e e d l e b e dF i r s t B a c k ；，一系统后针床 S S y s N e e d l e b e ds e c 伽d F r o n t ；二系统前针床 s S y s N e e d l e b e ds e c o n d B 舵k ；，二
16、系统后针床 S C o n t r o l I n f 0 ；C N T 文件数据结构 花型数据的编译，是通过读取C N T 文件中的行 控制参数对P A T 文件进行编译，从而得到选针数 据，提供给A R M 控制器。在C N T 文件的数据结构 中，每个系统的前后针床的行号、编织方式以及编织 方式对应的编织信息索引值都一一对应着P A T 文 件中的数据，通过对这些控制参数的分析、编译来得 到选针数据。 2 花型数据的编译 电脑横机的控制代码主要由行控制数据和选针 数据组成。机头每向一个方向运动时从行控制数据 中提取当前行的控制参数；选针数据则用于机头在 运动过程中实时控制选针。行控制数据
17、只要从花型 控制文件( C N T ) 中提取对应行的控制参数，并稍做 转换即可，提取选针数据则需要对花型信息文件 ( P A T ) 经过一些复杂的工艺处理并编译来生成二进 制文件流，因此，花型数据的编译主要就是对选针数 据的处理，处理速度的快慢、准确性等直接影响到电 脑横机的工作性能。选针不准确，不但会使编织的 花型错乱，甚至有可能引起各个部件的误操作而损 坏机械结构，比如撞针等情况的发生b 1 。 2 4 X 眺眺耻 B B B 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the
18、watermark 第6 期蔡立挺等：嵌入式电脑横机花型数据的编译处理 。1 1 5 2 1 花型数据的编译流程 行控制数据中包含当前行的机头运行速度、 2 个系统压针电机的压针深度、大罗拉卷布量、针板 横移量、导纱器号以及三角和压板状态等众多控制 参数。选针数据包括机头在当前位置时8 个选针器 的选针情况，机头每走一针有8 个字节的选针数据， 这是产生数据量大的主要原因。为保证控制代码的 C N T 文件 L 行号索 第l 行控制数据卜_ 一 二二工二行号索日 第2 行控制数据 第y 行控制数据 行号索B P A T 文件 连续性，提高横机运行的稳定性，在实时选针数据处 理中采用缓冲区的方法
19、，处理一定行数的选针数据 存放在缓冲区中，当编织使用了一部分行数的选针 数据之后，再次处理接下去的一定行数的选针数据 存放到缓冲区中，如此循环一直到到编织结束。花 型数据编译框架如图2 所示。 在花型控制文件( C N T ) 中提取出各行的行控制 第1 行所有选针信息 第2 行所有选针信息 第珩所有选针信息 稿译 编译 编译 选针 数据 缓冲 区 对应行控制数据Il 对应行选针数据 A j W 控制器 图2 花型数据编译框架 F i g 2 F r a 删舯o r ko f 嗍e md a t a sc 啪p i h t i 蛐 数据，再根据行控制数据里的行号索引参数，从花型 信息文件( P
20、 A T ) 中提取到对应行的花型信息，编译 处理成当前行的选针数据并存放到缓冲区中。A R M 控制器从缓冲区中读取需要的选针数据，来实现对 不同部件的控制。 2 2 选针数据的数据结构 对于采用8 段选针的双系统电脑横机，一共有 8 个选针器，每个选针器有8 个选针刀片。选针数 据包括8 个选针器的选针值，每行有连续的玮个选 针数据( n = 编织行宽度+ 机头宽度) 。为方便选针 数据的读取和存储，定义了如下数据结构来存储机 头每走l 针时的选针数据。 劬P e d e fs t m 肚 u n s i 卵e dc h 盯l e c t o r l ；，选针器l u n s i g n
21、e dc h 盯s e l e c t o r 2 ；，选针器2 u I l s i 印e dc h 缸l e c t o r 3 ；选针器3 u n s i 印e dc h 盯s e l e c t o l 4 ；，选针器4 u m i 掣砣dc I 娜s e l e c t o r 5 ；，选针器5 u 璐i 鼬e dc l 瑚- s e l e c t o r 6 ；，选针器6 叽s i 朗e dc h a rs e l e c t o r 7 ；选针器7 雠s i 酗e dc h 骶l e c 懈；，选针器8 s t m c t S e l e c t o r ； 每个字节8 个位对应
22、每个选针器上的8 个刀 片，对应位值为l 表示选中，0 表示没选中。 2 3 选针数据的编译 在编织时，需要实时对2 个花型描述文件进行 编译处理，编译出来的数据可以直接用于控制。为 了使2 个花型描述文件的数据读取更简便，加快实 时编译时的数据读取速度，提高系统的稳定性，采用 以下2 个数据指针。 p P A T = ( u m i 舶e dc l a r ) m a l l o c ( B y t e N u 鹏2 ) ； 励钯跳脚为花型信息文件( P A T ) 的字节数，由 于是相邻2 针的索引值组成1 个字节，读取P A T 文 件时要把所有字节的左右4 位转化为2 个字节保存 在p
23、 n 盯为起始地址的内存块中，方便调用。 p C N T = ( S C o n t m l I 山) n l a l l o c ( C N T R D w s 1 2 8 ) ； S c o n t r o l I n f o 为花型控制文件( C N T ) 的数据结构，由 1 2 8 字节组成；c N r 】限。聃为机头来回运动的总次数。 读取C N T 文件时，所有行控制信息保存在p C N T 为 起始地址的内存块中，方便调用。 P A T 花型信息文件和c N T 花型控制文件在编 织开始前进行读取处理，得到关键的数据指针p P A T 和p C N T ，当选针数据编译时调用P
24、 A T 花型信息和 C N T 控制信息，只要对指针进行相应的地址偏移即 可，大大加快了访问速度。 在横机开始运行之前，系统调用M a k e D a t a ( ) 函 数编译部分编织行的选针数据存放在缓冲区中。在 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark l1 6 纺织学报 第2 9 卷 机器运行时，A R M 控制器从缓冲区中读取当前行需 要用到的选针数据，当缓冲区数据低于设定值时，系 统再次调用M a k e D a t a ( ) 函数来编译之后
25、的几行编织 行选针数据；当缓冲区数据达到设定值时，系统停止 调用M a k e D a t a ( ) 函数，如此反复执行，从而保证 A R M 控制器能随时从缓冲区中获取选针数据。 M a k e D a t a ( ) 函数的参数如下： M a k e D a t a ( b o o lb M o v e D i r 。 S C o n t r o l I n f oN o w C n t 。 S C o n t r o l I n f 0N e x t C n t ， S C o n t r o l I n f 0N e x t N e x t C n t 。 u n s i g n e
26、 ds h o r ti n tS t a n N e e d l e ， u n s i g n e dc h a r p P A T ， u n s i g n e ds h o r ti n tP a t W i d t h ， u n s i g n e dc h a r 。K n i t D a t a ， u n s i g n e ds h o r ti n t 。K n i t D a t a L e n ) b M o v e D i r ：当前行机头移动方向 N o w C n t ：当前行c N T 单元结构体 N e x t c n t ：预选行c N T 单元结构体
27、N e x t N e x t C n t ：预选行后一行C N T 单元结构体 S t a r t N e e d l e ：当前行起针位置 p P A T ：指向P A T 信息文件的指针 P a t W i d t h ：P A T 文件中提供的P A T 信息宽度 K n i t D a t a ：指向保存选针数据的缓冲区指针 K n i t D a t a k n ：指向保存选针数据长度的指针 选针数据以编织行为单位进行编译，每一编织 行都要进行一些简单的预处理，目的是提高选针数 据编译时的效率。由于采用的是8 段选针，每枚织 针都是由选针器固定的某个刀片来完成选针的，因 此，如果要
28、对某一位进行操作时，必须先把原来的整 个选针器状态保存下来，然后再修改这个状态相应 的刀片上的那一位，这样就不会影响其他刀片的状 态。选针数据的编译流程图如图3 所示。 3结语 采用在P C 机与下位机传输数据量较小花型描 述文件的方法，除了节省数据传输时间外，还可以使 下位机有限的存储空间存放更多的花型文件。控 当前行的C N T 控制数据 索 与当前行相关的P A T 行 预处理：计算当前编织 的起针、宽度，各系统 后针床的偏移针数等。 申请得到用来保存选针 数据的空闲缓冲区地址 获取当前行选针数据 把数据保存歪缓冲区 获取机头运动方向 计算机头当前位置对 应的8 个选针器刀片 保存8 个
29、选针器前次值， 并给相应刀片赋状态值 把当前位置的8 个选 针器值写入对应缓冲区 是否结束 l 是 广J I 结束I 否 图3 选针数据编译流程图 F i g 3 F r a m e w o r ko fn e e d l e l e c t i o nd a t a sc o m p i l a t i o n 制代码的分级编译，可以使上位机和下位机的研发 同时进行，也为它们各自功能的扩展和完善留下了 很多空间。采用缓冲区来存放选针数据，提高了系 统的运行效率，也使系统的运行更加稳定。目前采 用此花型数据编译流程的嵌入式电脑横机已应用于 实际生产中。 参考文献： 1 吕建飞，傅建中基于嵌入式
30、A R M 全自动横机的控制 系统 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 6 ) ：l o l 一1 0 3 2 徐英莲，方园电子提花横机花型准备系统数据结构 的研究 J 浙江工程学院学报，2 0 0 3 ，2 0 ( 1 ) ：1 4 1 7 3 刘传波，莫易敏，金昌新型电脑横机花型准备系统的 设计 J 武汉理工大学学报，2 0 0 6 ，2 8 ( 9 ) ：1 1 2 1 1 4 4 殷人昆，陶永雷，谢若阳。等数据结构( 用面向对象方 法与C + + 描述) M 北京：清华大学出版社，1 9 9 9 5 】黄继雄，郭艳，金昌电脑横机选针时间分析与软件实 现 J 武汉理工大学学报，2 0 0 6 ，2 8 ( 5 ) ：5 5 5 7 ，6 1 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark