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随着社会经济的不断发展,企业对条码印制的质量、速度、效益的要求日益提高;喷码技术广泛应用在产品质量管理、物流追踪和产品防伪等方面;喷码技术的应用正逐步深入每一个行业,应用的复杂性大为增加,在各个行业生产中扮演着及其重要的角色。目前喷码技术呈现高速、低维修率、人性化操作方式、智能化等趋势,而国内使用的主流喷码机主要还是由单片机等低速控制器构成,存在操作繁琐、工作速率较低、无法进行集中管理等问题。本课题就是基于以上喷码机控制系统中待解决的关键问题而提出的。
本课题分析了喷码机控制系统现有研究状况和发展趋势,对当前喷码机控制系统中存在的主要问题进行了探讨,在此基础上研究设计了基于嵌入式ARM微控制器+FPGA协处理器、嵌入式Linux操作系统的喷码机控制系统。具体而言,采用三星公司的ARM9微处理器S3C2440作为主控制器;Altera公司的EP3C25Q240C8N作为协处理器;移植嵌入式Linux作为嵌入式操作系统;采用QtEmbedded4设计图形化控制界面,提供更便捷、高效的系统管理。
本论文共分六章,以研究喷码机控制系统关键模块技术为主线,从嵌入式操作系统移植、数据喷印控制模块算法设计、Linux驱动开发、图形操作界面设计、关键工作控制模块设计、网络通信等模块入手,研究喷码机控制系统的关键技术。
第一章简要分析了喷码机控制系统技术的发展现状和发展趋势。指出了发展中的问题,在此基础上提出基于Linux的喷码机控制系统的研究方案,并阐明了研究意义和主要研究内容。
第二章介绍了嵌入式喷码机控制系统硬件和软件平台总体设计。首先简要介绍了喷码机的工作原理,对整个系统进行了需求分析;在硬件平台的介绍中分析了硬件总体架构、主控制器与协处理器的外围硬件设计;在软件平台的设计中介绍了系统软件总体架构、嵌入式操作系统以及嵌入式GUI解决方案的选择。
第三章论述了ARM9嵌入式系统开发平台的实现过程。首先介绍嵌入式Linux操作系统以及Bootloader技术;其次分析了嵌入式Linux内核实时性的改造、嵌入式根文件系统的构建;最后介绍了QtEmbedded4开发环境的构建。本章构建嵌入式Linux开发所需的工作环境。
第四章介绍了喷码机控制系统数据喷印控制算法软件模块的设计。首先简介了FPGA开发语言及流程;然后从墨滴充放电原理入手,完成墨滴充放电控制算法设计;最后详细分析了数据喷印控制软件模块的设计与实现。
第五章介绍了喷码机控制系统的嵌入式Linux软件模块设计。首先结合Linux设备驱动模型及FPGA的实际特点,完成FPGA设备驱动的设计;接着分析了喷码机控制系统图形界面总体设计,并对其两种工作模式进行详细分析;最后对控制系统的网络数据帧格式及传输模块进行分析。
第六章对本论文设计进行了总结,阐述了本论文设计已完成的工作及未完成和待完善的工作。