基于嵌入式x86的数控系统的设计与实现

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1、万方数据ARM开发与应用中文核心期刊<微计算机信息》(嵌入式与SOC)2008年第24卷第12-2期文章编号：1008-0570(2008)12-2-0176-03基于嵌入式X86的数控系统的设计与实现。TheDesignandImplementofCNCSystemUsingEmbeddedX86(南阳理工学院)薛庆吉XUEQing-ji摘要：为了降低开发成本，缩短开发周期，提高系统性能和稳定性．本文采用嵌入式X86CPU和嵌入式ARM处理器上下位机的硬件结构形式。按照Linux操作系统下设备驱动程序开发的一般步骤和基

2、本结构．采用模块化开发的基本思路，对基于ARM处理器嵌入式数控系统运动控制卡驱动程序进行优化开发．保证了嵌入式运动控制卡在Linux环境下的高可靠性工作。本文深入研究了嵌入式数控系统硬件设计、硬件选型和软件架构设计与实现。关键词：嵌入式X86；调度：ARM；运动控制板中图分类号：TP39l文献标识码：AAbstract：Inordertoreducedevelopmentcostsandshortenthedevelopmentcycle。improvesystemperformanceandstability，this

3、paperuseembeddedX86CPUandembeddedARMprocessormachineintheformofhardware．Accordingtothestructureanddevel-opmentstepofdevicedriveprogramdeeplyunderLinuxOS。withtheideaofmodularize．thedriverofmotioncontrolcardbasedonARMCPUisdeveloped。whichassurethereliableworkofembed

4、dedmotioneontrolcardunderLinux．Inthispaper，in—depthstudyoftheNCembeddedsystemshardwaredesign，selectionofhardwareandso∞[warearchitecturedesignandimplementation．Keywords：EmbeddedX86；Scheduler；AI蝴；Morioncontrolplate数控系统的主要特点90年代以来，Pc机f个人计算机1技术发展迅速。性能价格比不断提高．各系统制造商纷纷

5、研究基于PC的数控系统，并有大量第六代数控产品推出。基于PC的数控系统成为CNC发展的主要方向，开创了数控发展史上的崭新篇章，并迅速成为数控市场上的主流产品。其主要特点为：1．成本低。采用PC作为控制系统的核心，可以节省开发专用硬件的费用，从而大大降低系统的成本。2．具有开放性。PC总线是一种开放性总线，这使得PCNC的系统体系结构具有开放性、模块化、if嵌入的特点。用户一方面可以根据需要选择合适的软硬件模块，以最低的成本组成性能最佳系统，另一方面也可方便地进行二次开发，追加系统功能，实现功能的个性化。3．软件开发环境完

6、备。市场上大量的PC软件开发工具使系统开发T作量大大减少。4．软件资源丰富。各种CAD／CAM软件、车间编程fsFP’软件、刀具轨迹较验软件、工厂管理软件、通信软件、多媒体软件可以大大提高CNC图形显示、动态仿真、编程和诊断功能。5．良好的通讯功能。通用PC的结构很容易与其它计算机系统或数控系统通讯。利用成熟的网络技术，很容易在PCNC基础上组建DNC系统，使FMC、FMS成为可能。基于PC的数控系统已经逐渐成为柔性制造系统(FMS)、独立制造岛的计算机集成制造系统(CIMS)等先进制造模式的关键技术支撑。数控系统作为现

7、化制造业的核心技术，是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，受到各国的普遍重视，特别是发达薛庆吉：硕士副教授国家。自20世纪80年代以来，国际上的数控技术和市场基本上被日本、德国和美国等少数公司所垄断川。目前，数控技术最具有代表性的厂家主要有日本的FANUC公司、德国的SIEMENS公司、美国的A—B(ALLEN—BRADLEY)公司和意大利A—BOSZA公司等。2运动控制原理2．1插补算法对于一个运动控制系统，除了能够实现被控运动对象的精确定位之外，还必须实现控制被控运动对象以给定的速度沿着指定的路径运动，这就是轮廓控

8、制。被控对象的运动轨迹大部分由直线和圆弧这种简单、基本的曲线构成。若实际轮廓南其它二次曲线和高次曲线组成，也可以采用一小段直线或圆弧来拟合，就可满足精度要求．当然也有需要抛物线和高次拟合的情况。这种拟合的方法就是“插补”。它是数控装置依据编程时的有限数据，按照一定方法产生直线、圆弧等基本线形，并以此为基础完成所需要轮