基于藍宇科技PCM-3499的紡織控制器解決方案

當美國勝家(Singer)公司于1889年發明了全世界第一臺電動機驅動縫紉機后，開創了紡織縫紉工業的新紀元。二戰后，紡織工業的霸主地位已逐漸被日本所占據。進入21世紀后，中國已成為工業縫紉紡織機制造業的新盟主。
如今，市場的發展期待紡織控制器達到高智能化、低成本、簡易維修的標準，由于受芯片技術、工控主板功能等方面的制約，眾多廠商在為選擇能完全實現相關功能的、價格低廉的且性能穩定的控制板而煩惱。
藍宇科技在多年的系統開發和與客戶進行深入探討的過程中，深入了解了紡織控制各方面的性能及對工控板的要求，基于藍宇科技PCM-3499主板成功的為數量不少的紡織控制廠商開發出了多款產品，據了解，相關產品市場反應良好，在實際應用過程中表現出了高性能和高穩定性的特征，獲得了各廠商的認可。
為了方便更多的客戶進行項目選擇，藍宇科技特別把基于PCM-3499主板的紡織控制器方面的相關經驗總結出來，以供各位廠商參考。

一、PCM-3499主板簡介
PCM-3499 是一款極高性價比、尺寸及其緊湊的嵌入式控制模塊。在PC104規格的板子上實現了幾乎所有的工業計算機所需要功能。
PCM-3499 板載嵌入式高性能16位處理器，該處理器內部為32位RISC架構并且與80C186 處理器兼容，具有極高的性能，主頻高達100MHz，內置了100M的以太網，并且支持1MB的SDRAM。其指令與其他X86微處理器兼容。
板上功能包括10/100M高速以太網接口，PC104接口，TFT接口和LVDS接口，VGA 接口,支持標準IDE接口(DOM,普通硬盤)、并口、四個串口（RS-232 和RS-485 ，四個串口都可配置為TTL電平接口）、USB接口、DOC接口、PS/2鍵盤口、RTC實時時鐘、鐵電,電池后備SRAM非易失性存儲器、看門狗、蜂鳴器接口、通用GPIO、和8/16位兼容的ISA總線等。
在一單片閃存芯片上集成了系統BIOS、1.44M 閃存盤（Flash Flopy Disk -- FFD ，根據用戶需要可擴大成8M閃存）和16點陣二級漢字庫，以最少數量的芯片實現最小尺寸的模塊的最多的功能。
完全自主開發的顯示控制器，可以實現最高1024 768 真彩色高性能顯示效果。
如果需要更多的其他功能可以通過PC/104總線去擴展相關的功能模塊。

二、PCM-3499紡織控制器解決方案系統架構
在藍宇科技客戶成功開發的紡織控制器案例中，我們簡單介紹其中一個客戶的基于藍宇科技PCM-3499的紡織控制器系統方案，系統架構圖示于圖:



根據上圖所示的整個系統方案的控制實現原理，我們把此方案的主控制單元分為上、下位機結構，并由PCM-3499來完成與上位機的協同和終端設備的控制工作。
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；
下位機主要負責輸出控制信號、協同工作以及部分傳感器信號的處理。
　　
三、基于PCM-3499的紡織控制器的技術實現
（一）、通訊信道
PCM-3499板載10/100高速以太網接口，4個串口，16C550兼容UART ，COM1 為9線RS-232，COM2為9線，COM3 RS-232 或者RS-485 可選，COM4是3線的RS-232 口(TTL和RS232可選) ，提供13路（5V電平）單向數字I/O通道和4路3.3V電平(5V兼容)，雙向可編程數字I/O ，8位,16位動態IO總線。
PCM-3499在通訊中可以以RS485或者10/100M以太網接口與上位機實現通訊互聯，在與終端設備（電機、監視器等）可以通過串口、ISA總線等進行通訊。

（二）數據處理分析
PCM-3499的CPU應用了RISC的技術，64bit指令隊列，5級流水線，相對于傳統的CISC 技術，指令周期短。不分頻的系統時鐘（386是2分頻），外部時鐘100MHz，內部時鐘100MHz 。高速內存總線（200Mbyte/S），在數據通訊應用方面可以充分發揮大數據量吞吐的優勢。8KB的高速緩存。性能高，速度快，經過測試，實際性能相當于486SX-100MHz。
PCM-3499的DOS操作平臺在486的CPU基礎上可以支持復雜的應用程序，實現對終端設備如步進電機的精密控制。

（三）存儲
DOS操作系統和在此基礎上開發出來的復雜應用程序本身要占用一定的存儲空間，此外，相關終端設備的監控信息、上位機下達的指令和傳送的相關資料如紡織圖案等也必須占用一定的存儲空間，這都要求控制器具有一定容量的存儲功能。
PCM-3499 提供了非常完善的數據存儲解決方案，BIOS中集成了完全自主知識產權的高性能1.44M 或更高容量的Flash 電子盤，用于存貯應用程序及數據，對于小程序及數據的用戶不需要另外購買DOC或硬盤，就能直接建立完整的應用系統，降低了系統成本。應用程序訪問Flash電子軟盤與PC上的訪問普通軟盤一樣，但是訪問速度和重復壽命要遠遠超過普通軟盤。
由于BIOS提供了對IDE設備的直接支持，用戶也可以使用CF卡等大容量存儲設備，或與電子軟盤交換文件。系統啟動時首先查找IDE設備，并優先從IDE設備引導系統，如果沒有IDE設備，則從電子軟盤引導系統(同時提供配制工具可強制從電子軟盤優先啟動)。同時還提供了DOC電子盤接口，支持8~1G的M-system DOC 電子盤。通過USB接口，支持U盤，可以熱插拔，快速方便數據交換方式。

（四）顯示及輸入
在特殊的情況下，用戶可能需要通過人機交互界面對下位機進行直接的操作，PCM-3499自帶PS/2鍵盤接口，顯示共享系統SDRAM高速內存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，支持觸摸屏，為客戶提供多種顯示解決方案。

四、開發方式及編程要點
1、 開發方式
n 根據使用習慣，用戶可以使用TC2.0（本地開發）、BC3.1（遠程開發）、BC4.5（遠程開發）開發程序。
n 根據使用習慣，用戶還可以使用DEBUG調試硬件。
n 開發好的運行程序，可以拷貝到電子盤上（通過TDRF軟件，或者虛擬顯示的COPY命令）
n 用戶可以使用虛擬顯示來格式化電子盤、傳送操作系統、拷貝文件、察看內存等操作。
n 編輯AUTOEXEC.BAT批處理文件，增加鍵盤驅動、顯示驅動、用戶程序命令，以便加電后自動運行應用程序。
2、編程要點
n 以太網：我公司提供全套TCP/UDP/FTP源代碼例子，用戶很容易上手，參見DEMO例子程序。
n 485：我公司提供全套中斷方式或查詢方式源代碼。參見DEMO例子程序。
n FLASH：我公司提供接口程序，可以實現每小時更新一次24小時連續工作時，壽命長達10年以上，更長的壽命我們認為沒有必要。
n I/O：開關量使用IO函數訪問
n 模擬量：使用雙向PIO擴充串行A/D、D/A轉換器，參見PIO例子程序
n 896KB內存使用：直接使用即可，不需要特殊技巧，參見DEMO例子程序。
n 文件操作：參見DEMO例子程序。
n RTC：參見DEMO例子程序。
用戶可以修改FTP的例子代碼，把存儲文件改為存儲到FLASH中。