基于嵌入式技術(shù)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放性差以及控制能力有限的問(wèn)題，采用嵌入式技術(shù)對(duì)多軸機(jī)床進(jìn)行數(shù)字控制，旨在增強(qiáng)多軸數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性、穩(wěn)定性和任務(wù)調(diào)度的實(shí)時(shí)性。本文在研究多軸數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出以ARM為任務(wù)管理調(diào)度處理單元，以ARM和FPGA為運(yùn)動(dòng)控制處理單元，具有軟硬件可重構(gòu)性和高度開(kāi)放性的數(shù)字控制系統(tǒng)，以滿(mǎn)足多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作要求。
　　 為實(shí)現(xiàn)多軸數(shù)控系統(tǒng)的高性能，根據(jù)實(shí)際需求將高性能的ARM控制器AT91RM9200同STM32F1

2、03、FPGA有機(jī)的結(jié)合在一起。以AT91RM9200微處理器為核心，在此硬件平臺(tái)上搭建Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)的調(diào)度和管理：以STM32F103為運(yùn)動(dòng)控制核心處理器，完成位置和誤差控制；以FPGA為協(xié)處理器和接口擴(kuò)展，完成編碼器反饋和插補(bǔ)算法。設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用了模塊化設(shè)計(jì)的思想，既減小不同信號(hào)之間的電磁干擾，又提高了系統(tǒng)的精確性和硬件平臺(tái)的可重構(gòu)性。在搭建的硬件平臺(tái)上，選擇Linux作為數(shù)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，并進(jìn)行了U-boot和

3、內(nèi)核的移植，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)。利用Linux能夠支持穩(wěn)定數(shù)據(jù)管理的特性，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的軟件進(jìn)行多任務(wù)并行設(shè)計(jì)，采用模塊化和層次化的方式，提升軟件系統(tǒng)的運(yùn)行速度，從而保證了運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)時(shí)性。
　　 在硬件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成了數(shù)控系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試。硬件電路的調(diào)試包括上位機(jī)調(diào)試和下位機(jī)調(diào)試。在上位機(jī)的測(cè)試中，完成了以太網(wǎng)口、串口、LCD接口這些重要功能接口的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果證明上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互任務(wù)：在下