嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，已深入到社會(huì)的方方面面。近年來，嵌入式技術(shù)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。32位的ARM處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)以接近16位單片機(jī)系統(tǒng)的價(jià)格提供了接近PC平臺(tái)的性能，是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。 本文以嵌入式六軸數(shù)控磨削系統(tǒng)為應(yīng)用背景。數(shù)控系統(tǒng)的任務(wù)可分為控制任務(wù)和管理任務(wù)兩大類，本文的線索是先進(jìn)行軟件總體設(shè)計(jì)，然后就這兩大任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)展開，最后作出系

2、統(tǒng)的優(yōu)化。 綜述了嵌入式數(shù)控的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了主流的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)一步探討了數(shù)控系統(tǒng)軟硬任務(wù)劃分、軟件設(shè)計(jì)要求及其思想。分析了數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵算法的研究動(dòng)態(tài)，尤其是一些曲線插補(bǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀。在研究了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)方式、軟件任務(wù)特征的基礎(chǔ)上，作出數(shù)控系統(tǒng)的軟件需求分析，設(shè)計(jì)出數(shù)控軟件的總體架構(gòu)、程序的總流程等。對(duì)控制任務(wù)中的曲線插補(bǔ)和加減速控制進(jìn)行了深入的研究。推導(dǎo)了廣義Bézier插補(bǔ)算法的遞推公式，利用Bézier曲線描述曲

3、線時(shí)，可直接將一系列的離散型值點(diǎn)轉(zhuǎn)化為Bézier控制點(diǎn)，該插補(bǔ)方法形成速度快，計(jì)算量小。S型曲線的加減速控制算法，并進(jìn)行了仿真測(cè)試和對(duì)比實(shí)驗(yàn)；完成了管理任務(wù)中的人機(jī)界面的關(guān)鍵點(diǎn)——miniGUI的輸入引擎、多級(jí)界面的實(shí)現(xiàn)、數(shù)控代碼編譯器等的研究與設(shè)計(jì)。以Linux的時(shí)鐘粒度的細(xì)化為切入點(diǎn)，對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)軟件模塊進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的正確性、可行性。 最后部分，對(duì)所作的工作作了總結(jié)，同時(shí)根據(jù)開發(fā)過程中碰到的實(shí)際