嵌入式Linux下激光雕刻系统步进电机驱动程序设计
34 浏览量
2020-10-25
15:14:49
上传
评论
收藏 126KB PDF 举报
嵌入式嵌入式Linux下激光雕刻系统步进电机驱动程序设计下激光雕刻系统步进电机驱动程序设计
在嵌入式Linux开发过程中需要为指定设备编写和编译驱动程序，这与以往在PC机上的Linux驱动开发明显不
同，本文设计了基于S3C2440嵌入式Linux下激光雕刻系统的步进电机驱动程序。
随着嵌入式技术的不断成熟，基于嵌入式系统编写特制电路下的设备驱动程序也越来越受到人们的青睐。在各种嵌入式操
作系统中，嵌入式
1 硬件系统的设计
步进电机开环控制系统主要由中央控制器、步进电机驱动器、传感器以及步进电机四大部分组成。本系统采用基于
ARM920t内核的S3C244 0A微处理器作为控制系统的中央控制器，该芯片主频400MHz，最高可达到533MHz，内含多种设备
接口，存储器使用64MB的Nand Flash和64MB的SDRAM。图l所示为控制系统框图。
2 系统的工作原理
本系统主要控制两个两相混合式步进电机，分别代表X轴和Y轴带动传能光纤进行激光雕刻。系统采用8路I／O口进行脉冲
输出，每4路接一个步进电机驱动器，通过功率放大后，进入步进电机的各项绕组。电机有半步、整步两种工作模式，整步模
式的步距角为1．8°，半步模式的步距角为0．9°，整步一周共200步。如：半步模式的两步进电机正转脉冲为
{0x11，0x33，0x22，0x66,0x44，Oxcc，0x88，0x99}；整步模式为{0x11，0x22，0x44，0x88，0x11，0x22,0x44,0x88}，
一个步进电机运作时，只对脉冲时序的高或低4位操作，另外4位为0。而改变脉冲的顺序，即可改变转动方向。在整个控制系
统中，数据处理在Linux应用程序中完成，步进量传递给Linux驱动程序后，由驱动程序完成脉冲输出。通过软件来完成脉冲分
配，可根据应用系统的需要，随时改变对步进电机的控制。
3 嵌入式Linux步进电机驱动程序的设计
Linux操作系统将所有的设备(而不仅是存储器里的文件)都看成文件，以操作文件的方式访问设备。应用程序不能直接操
作硬件，而是使用统一的接口函数调用硬件驱动程序。设备驱动程序是操作系统内核和硬件之间的接口。Linux设备驱动与内
核接口可分为三大方面：a．与系统启动代码的接口对设备进行初始化；b．与内核接口通过数据结构file．operrations来完
成；c．与设备的接口对设备进行读写操作。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。而脉冲信号的频率和脉冲数是控制电机的两个重要方
面。本系统步进电机4路脉冲输出由硬件地址0x28000006的bit0～bit3控制，bit0对应MOTOR A+，bit1对应MOTOR B+，bit2
对应MOTOR_A-，bit3对应MOTOR_B-。这里针对整步模式下的步进电机进行脉冲分配信号，半步模式的步进电机正转导电
状态时的控制顺序为A+_A+B+_B+_B+A-_A-_一A-B-_B-，整步模式的步进电机正转导电状态时的控制顺序为A+_B+_A-_B-。
因此在程序中需要通过编制脉冲分配信号来控制步进电机，并通过修改脉冲分配信号来实现对步进电机方向的控制。图2
是用软件形成环形脉冲的流程图。
系统中的步进电机只响应应用程序传送给驱动的步进量和部分参数，只能顺序地进行控制操作，因此它可作为字符设备
来进行驱动。在驱动程序中，需要提供几个操作函数的入口点，分别为open、read、write、ioet1等。而ioct1函数尤为重要，
系统通过调用这个函数可以控制步进电机的转动。
在初始化函数中，会将驱动程序的file operations结构连同其主设备号一起向内核进行注册。对于字符设备使用以下函数
进行注册：int register_chrdev(unsigned int major,const char*name，struct file_operations*fops)；其中，unsigned int major
为定义的主设备号，const char*name为定义的设备名称，这里把设备名宏定义为stepper。file_operations*fops为定义的指针
变量。申请控制步进电机的端口用以下函数进行调用：request_region(0x28000006, 1, const char*name)；因为步进电机用到
了I／O端口，而在S3C2440中操作端口要用虚拟地址而非实际的物理地址，因此要修改内核代码。修改文件内核源代码中间
的smdk．c，该文件在linux／arch／arm／mach-s3c2440中，在结构体static struct map_descsmdk_io_desc[]中添加一行数组
元素{0xd3000000，0x28000000，Ox01000000，DOMAIN_IO，0，1，0，0}，则步进电机的物理地址0x28000006对应的虚
拟地址为0xd3000006，在驱动程序中应对这个地址进行操作。
评论0
最新资源