基于arm的舞臺電腦燈步進電機控制研究
任慧，蔣偉，袁闊，劉 榮
（中國傳媒大學自動化系，北京100024）
摘要：舞臺電腦燈能夠在舞臺上創建具有震撼力的燈光效果，是現代舞臺、劇場等娛樂場所不可缺少的智能燈具。針對傳統的51單片機電腦燈控制系統的不足，提出了嵌入式linux的arm處理器作為電腦燈的控制核心，根據舞臺劇情設置步進電機驅動程序，自動對電腦燈步進電機進行控制，實現了舞臺電腦燈所完成的功能。
關鍵詞：舞臺電腦燈；嵌入式lmux；步進電機；驅動電路
中圖分類號：tm383. 6 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)03-0098-03
0引 言
傳統的電臆燈的控制方法采用單片機控制步進電機，但由于單片機的系統贅源、運算速度和存儲空間的限制，每個單片機控制的步進電機的數量較少，而每臺電腦燈往往需要很多步進電機。arm憑借豐富的系統資源和更高的運算速度，更適于作為電腦燈步進電機的微處理器，一個arm可以控制更多的步進電機。而嵌入式的linux系統負責嵌入式系統的全部軟、硬件資源的分配、調度，它在實時性、硬件的相關依賴性、軟件固化以及應用的專業性等方面具有較為突出的優點，本文重點闡述嵌入式linux的步進電機驅動程序的
設計[1]。
1 系統硬件電路設計
為了便于說明，本系統僅使用3臺步進電機來控制。電腦燈控制臺送出dmx-512信號，arm電路板接收到該信號后進行處理，轉換成相應步進電機的脈沖信號，使步進電機實現相應的動作，進而實現電腦燈的動作。為了防止步進電機出現漏步，與步進電機同軸安置碼盤檢測步進電機是否按要求準確動作，如果出現諞步，通過偏差進行調整。系統電路結構如圖1所示。
1.1接口芯片a3972
本設計中選用兩相四線混合式步進電機42bygh107，額定電流為0.4 a，步距角為1.80。采用的接口芯片是a3972，a3972是allegro公詞生產的一款雙dmos全橋微步距脈寬調制(pwm)步進馬達驅動集成電路，利用cpu通過3線（時鐘、數據、選通）串行接口對其進行控制，可設置步進電機的運轉方向及各種不同的步進法（從微步距到全步驅動），對步進電機的轉矩控制具有很大的靈活性[2，3]。
1.2步進電機9200muio使用配置
本系統中，3個步進電機接口芯片的a3972里的串行接口的3個引腳ste（使能信號端）、clk（時鐘信號端）、data（數據輸入信號端）分別與at91rm9200的gpio口相連，對應關系如表l所示，at91rm9200處理器的pao，pa1，pa2接步進電機1接口芯片的三個引腳，pa3，pa4，pa5接步進電機2接口芯片的三個引腳，pa18，pa19，pa20接步進電機3接口芯片的三個引腳。
2嵌入式linux步進電機驅動
linux將所有的設備看作具體的文件，通過文件系統層對設備進行訪問。所以在lmux的框架結構中，與設備相關的處理可以分為兩個層次，即文件系統層和設備驅動層。設備驅動層屏蔽具體設備的細節；文件系統層則向用戶提供一組統一的規范的用戶接口。這種設備管理方法可以很好的做到“設各無關性”，可以根據外設的更新進行方便的擴展。整個設備管理子系統的結構如圖2所示。
2.1步進電機主要驅動程序設計
首先定義gpio口，初始化硬件，然后根據ch的值選擇不同的電機，在這里我們使用3個電機，ch的值來選擇控制3個通道中對應的gpio來向
a3972傳數據，從而控制不同的電機。在i從18 >o的19次循環里，控制clock_ pin模擬clk時鐘的一個周期，并用get_ bit獲取數據的第i位，賦
予data_ pin來傳遞給a3972，具體程序如下：
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