基于嵌入式及通信技術的高性能數(shù)控系統(tǒng)研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)是一種以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可剪裁，適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。隨著計算機軟硬件技術的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術日趨成熟和完善，其可靠性高、性能強、功耗低等優(yōu)點促使它在工業(yè)控制、交通管理、環(huán)境檢測等眾多領域中獲得了廣泛的應用。隨著這一發(fā)展，新一代微控制器在各方面性能上都有長足的進步，嵌入式處理器更加適合數(shù)控領域的開發(fā)。其穩(wěn)定性高，沒有對資源的過多占用，沒有其他不相關硬件的干擾，

2、從而使系統(tǒng)很純粹地用于所需的加工控制；嵌入式微處理器的集成度高，片上集成多種功能模塊，網絡支持進一步完善，集成了更多種類的網絡接口；微控制器和處理器開發(fā)手段和調試平臺越來越完善，嵌入式實時操作系統(tǒng)的廣泛應用，對微控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的任務管理平臺和底層驅動平臺，這為上層軟件模塊的可靠簡便開發(fā)和管理提供了有力的保證。 本文在研究嵌入式系統(tǒng)理論和柔性嵌入式數(shù)控系統(tǒng)理論的基礎上，提出了基于嵌入式、開放性、網絡化的數(shù)控體系結構，并給

3、出了軟硬件體系結構的設計。硬件結構以ARM及DSP構建系統(tǒng)的主控平臺，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊。軟件系統(tǒng)以源代碼公開的μC/OS-Ⅱ實時嵌入式操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)系統(tǒng)所需的應用軟件，將μC/OS-Ⅱ實時嵌入式操作系統(tǒng)擴展為一個完整、應用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。 本文深入研究了μC/OS-Ⅱ實時嵌入式操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植及其占先式內核的任務調度原理，合理分配機床控制系統(tǒng)的管理任務，根據(jù)任務的要求賦予不同的優(yōu)先級和調度時間，保證任務的

4、執(zhí)行效率和實時性。在此基礎上，分析了NC代碼的規(guī)則，結構和特點，開發(fā)出了一個快捷、通用的G代碼解釋器，同時研究了系統(tǒng)組成的相關問題；分析了FAT16文件系統(tǒng)的結構，參照FAT16文件系統(tǒng)的管理思路，設計了嵌入式文件系統(tǒng)以有效管理NC代碼文件；深入研究了由ARM主控板、DSP運動控制板、鍵盤板、I/O控制板等裝置組成的串口通訊網絡可靠通信的模型及其通訊協(xié)議，開發(fā)了串口通訊網絡通信軟件，實現(xiàn)了實時監(jiān)控體系。 本系統(tǒng)克服了當前數(shù)控平臺