Data PCB - Reka bentuk pengawal untuk mesin penggerudian PCB dwi-lengan I² C

Artikel ini mengajukan papan sirkuit dicetak pengendali tekan bor berdasarkan bas I ²C dan pengendali mikro ARM dua. Pengawal terdiri dari dua bahagian: sistem interaksi manusia-komputer dan sistem kawalan pergerakan, yang disambung melalui bas I ²C. Kertas ini membahas struktur perkakasan dan teknologi kunci berkaitan sistem pengawal, dan memperkenalkan rancangan perisian sistem interaksi manusia-komputer berdasarkan μC/Sistem operasi masa-nyata OS- II dan rancangan perisian sistem kawalan pergerakan alat mesin yang dipicu masa.

1 Introduction
The papan sirkuit dicetak mesin pengeboran adalah peralatan penting dalam produksi papan sirkuit dicetak. Dengan peningkatan keperluan pemprosesan produk elektronik, pengendali mesin pengeboran PCB berasaskan mikrokawal rendah telah sukar untuk memenuhi keperluan. ARM7TDMI adalah struktur mikrokawal RISC 32-bit yang diusulkan oleh Korporasi ARM pada akhir abad ke-20. Chip berdasarkan inti ini mempunyai banyak pelbagai dan mempunyai ciri-ciri kelajuan berjalan tinggi, konsumsi kuasa rendah dan harga rendah. Kertas ini memperkenalkan pengendali mesin pengeboran PCB berdasarkan struktur ARM dua, yang tidak hanya memecahkan kekurangan prestasi rendah sistem kawalan mesin pengeboran grad rendah tradisional, tetapi juga mempunyai ekonomi tinggi. Ia adalah pengawal ideal untuk mesin pengeboran PCB. Sistem kawalan nombor dibahagi mengikut struktur, generally there are single CPU and multi-CPU points [5]. CPU tunggal secara umum menggunakan proses berkongsi masa kawalan pusat untuk menyelesaikan pelbagai tugas sistem CNC. Ia mempunyai ciri-ciri struktur kompat, tetapi fungsi adalah relatif mudah. Sistem CNC dengan struktur multi-CPU mengadopsi proses selari multi-CPU, yang boleh membuat sistem mencapai prestasi yang lebih tinggi. CPU berbilang biasanya menggunakan bas terkongsi atau memori terkongsi untuk berkomunikasi. Objek kawalan pengawal mesin pengeboran lebih rumit: ia perlu mengawal 4 set sistem servo Panasonic MINAS AC, 4 motor, 9 input tukar dan 11 output relay. Jika pengawal mengadopsi struktur CPU tunggal, pengawal perlu mengembangkan lebih banyak perkakasan, yang meningkatkan biaya sistem dan mengurangkan kepercayaan sistem; jika pengawal mengadopsi struktur CPU dua, pengendali boleh dirancang secara hierarkis mengikut fungsi: Tugas sistem interaksi manusia-komputer diserahkan kepada satu CPU, semasa kawalan pergerakan alat mesin diserahkan kepada CPU lain. Dengan cara ini, kuantiti perkakasan pengembangan luaran dikurangkan, biaya turun, dan kepercayaan diperbaiki.

2. The hardware design of the pengendali
The controller consists of a system board and an interface board: the system board is composed of LPC2214 and S3C44B0X and their related peripheral circuits, dan ialah pengawal; papan antaramuka terutama bertanggungjawab untuk pemacu dan tahap yang sepadan antara papan sistem dan peralatan elektrik alat mesin.

2.1 Hardware Design of Controller System Board
The controller system board consists of two subsystems: human-computer interaction system and machine tool motion control system. Sistem interaksi manusia-komputer dan alat mesin sistem kawalan pergerakan pertukaran data melalui bas I ²C. bas I ²C adalah bas berantai yang diusulkan oleh Philips, yang mempunyai ciri-ciri kelajuan tinggi dan sambungan perkakasan sederhana, tanpa menambah perkakasan.

2.1.1 Hardware design of controller human-computer interaction system
The human-computer interaction system of the controller adopts S3C44B0X as an extension of a series of hardware to form a system with perfect human-computer interaction function. Sistem mengembangkan cip memori Flash jenis NOR SST39VF1601 dengan lebar data 16-bit dan ruang storan 2MB sebagai memori program sistem. Untuk meningkatkan kelajuan pelaksanaan program sistem, we expanded a HY57V641620 SDRAM with 1M*4Bank*16I/O. Setelah sistem diaktifkan, program awalkan sistem salin program sistem yang disimpan dalam SST39VF1601 ke HY57V641620, dan pada masa yang sama, kawasan penyimpanan data program sistem juga berada di HY57V641620, supaya program sistem boleh berjalan sepenuhnya dalam SDRAM. Untuk memastikan fail pengeboran alat mesin masih boleh disimpan selepas alat mesin dimatikan, sistem mengembangkan cip NandFlash 16MB K9F2808 sebagai cakera keras elektronik sistem. Sejak S3C44B0X mempunyai pengendali LCD sendiri, sistem memilih modul LCD jenis STN 256-color 640x480 piksel EDMGRB8KHF tanpa pengendali LCD yang dihasilkan oleh Mitsubishi sebagai output maklumat alat mesin. Input maklumat operasi sistem mengadopsi PS/2 papan kekunci. Sistem menggerakkan fail dari PC melalui port berantai RS232. Untuk memudahkan program penyahpepijatan sistem, sistem interaksi manusia-komputer telah merancang port JTAG. Beberapa parameter penting alat mesin, seperti lapisan skru bagi paksi penyediaan alat mesin, denyut yang sama dengan sistem servo AC, dll. perlu disimpan, jadi sistem mengembangkan cip 512B EEPROM AT24C04 berdasarkan bas I ²C.

2.1.2 Hardware Design of Machine Tool Motion Control System
The motion control system of the machine tool is the LPC2214 microcontroller. LPC2214 mempunyai 256KB ingatan flash dan 16KB SRAM di dalam, tidak perlu mengembangkan memori program dan memori data. Sistem merancang port berantai RS232, yang digunakan untuk ISP program sistem LPC2214. Untuk memudahkan penyahpepijatan program, sistem kawalan pergerakan telah merancang port JTAG. Struktur sirkuit sistem kawalan pergerakan alat mesin dipaparkan dalam Figur 1. Struktur perkakasan ditengah pada LPC2214 dalam papan sistem pengawal. Peralatan elektrik alat mesin tersambung secara langsung dengan LPC2214 melalui litar antaramuka.

2.1.3 Communication between human-computer interaction system and machine tool motion control system
After processing by S3C44B0X, arahan mesinan sistem CNC patut dihantar ke LPC2214 untuk dilaksanakan, dan hasil pelaksanaan LPC2214 patut dikembalikan ke S3C44B0X untuk pemprosesan dan paparan. Sistem berkomunikasi menggunakan bas I ²C. S3C44B0X berfungsi dalam mod utama, semasa AT24C04 dan LPC2214 bekerja dalam mod hamba. Alamat hamba AT24C04 adalah 0xa0, alamat hamba LPC2214 adalah 0x50, dan kadar I ²C ialah 400KHz. S3C44B0X dan LPC2214 masing-masing menetapkan tatasusunan global 24-bait untuk komunikasi.

3. Software Design
The software part is mainly composed of human-computer interaction system software and machine tool motion control system software. Struktur perisian sistem interaksi manusia-komputer lebih kompleks, jadi pemindahan perisian μC/Sistem operasi OS- II. Struktur perisian sistem kawalan pergerakan alat mesin adalah relatif mudah, tetapi bahagian perisian ini mempunyai keperluan masa sebenar yang kuat, supaya perisian tidak memindahkan sistem operasi, tetapi ditulis dalam mod terpicu masa.

3.1 Human-computer interaction system software design
Human-computer interaction system software is written in a layered manner. Perisian dibahagi ke lapisan sistem dan lapisan aplikasi. The main task of system layer design is to transplant the embedded operating system μC/OS-II pertama, dan kemudian mengembangkan kernel sistem operasi untuk membentuk platform sederhana dan efisien. Ralat lapisan aplikasi berdasarkan platform ini untuk sedar operasi fail pemprosesan, pemprosesan manual alat mesin, pemprosesan automatik alat mesin, the setting of the machine tool parameters and other tasks. Lapisan sistem dipindahkan dan dilambangkan berdasarkan μC/Kernel sistem operasi OS-II. Port yang dipanggil bermakna sistem operasi boleh berjalan pada platform pemproses tertentu dengan menulis kod tertentu. Menurut keterangan μC/OS-II, porting termasuk porting kod dalam tiga fail berkaitan dengan pemproses: OS_CPU.H, OS_CPU_A..ASM, OS_CPU_C.C [4]. Berdasarkan kernel yang diberikan oleh μC/OS-II, kernel sistem operasi dilambangkan dengan merancang modul pemacu, system tasks, fungsi API sistem operasi dan modul jadual tugas. Melalui desain dan realizasi fungsi antaramuka seperti LCD, keyboard, K9F2808, Bus I ²C dan komunikasi berantai, dll., modul pemacu ditetapkan untuk memisahkan fungsi API sistem operasi dari perkakasan yang didasarkan. Bahagian tugas sistem merancang tiga tugas asas: tugas segar LCD, tugas baca papan kekunci, Tugas baca dan tulis bas I ²C, dan berjalan dengan permulaan sistem operasi. Berdasarkan fungsi API yang diberikan oleh lapisan sistem, lapisan aplikasi merancang tugas dan tugas utama seperti mesinan manual, mesinan automatik, pemindahan fail, dan tetapan parameter alat mesin.

3.2.LPC2214 programming
Struktur program kawalan sistem kawalan gerakan alat mesin agak mudah, dan modul program relatif bebas, but the real-time requirements are very high. Kerana sistem operasi dalam masa-nyata akan menguasai sebahagian dari sumber sistem, mempengaruhi prestasi pada masa sebenar sistem, dan meningkatkan kesulitan desain sistem, kita tidak memindahkan sistem operasi dalam masa sebenar, tetapi menggunakan kaedah jadual masa yang mudah. Penggunaan kaedah jadual ini boleh membuat program mempunyai kepekatan dan kestabilan yang lebih baik. Sistem menggunakan pemasa untuk menghasilkan ritma jadual sistem, dan menggunakan pemasa untuk mengganggu program untuk jadual. Sistem menggunakan pemasa 0 untuk menghasilkan detak sistem, and the timing period is 1ms. Sistem menggunakan gangguan pengawal PWM dan empat daftar perbandingan untuk mengawal generasi denyut sumber sistem servo AC. Kita bahagikan tugas kepada dua kategori: satu adalah periodik dan yang lain adalah aperiodic. Setiap tugas mempunyai blok kawalan tugas. Struktur data blok kawalan tugas adalah sebagai berikut: blok kawalan tugas mengandungi maklumat penting mengenai tugas yang dijadwalkan: sama ada tugas adalah tugas periodik atau tugas bukan-periodik, dan apabila tugas sedang berjalan, dan tugas sudah siap. logo dll.. Tugas utama sistem kawalan ialah: paksi sumber X mengirim tugas, Tugas kawalan paksi sumber Y, Z1 feed axis control task, Tugas kawalan paksi sumber Z2, tugas kawalan motor spindle, tugas perubahan alat, dll.

4 Conclusion
In the controller scheme consideration and design, kita mempertimbangkan keseluruhan sensitiviti sistem terkandung kepada konsumsi kuasa, kosong dan saiz. The I2C-based dual ARM structure drilling controller has the characteristics of excellent performance, integrasi sistem tinggi, prestasi yang boleh dipercayai, interaksi manusia-komputer ramah dan kemudahan skala yang baik. Berbanding dengan pengawal pengeboran berdasarkan cip tunggal tradisional, ia mempunyai prestasi yang hebat. peningkatan. Rancangan ini menyediakan idea baru untuk aplikasi sistem terkandung dalam papan sirkuit dicetak controller, dan mempunyai nilai aplikasi yang baik.