基于嵌入式及通信技術(shù)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(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁，適應(yīng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。隨著計算機軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)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(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)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(lǐng)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(guān)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(wǎng)絡(luò)支持進一步完善，集成了更多種類的網(wǎng)絡(luò)接口；微控制器和處理器開發(fā)手段和調(diào)試平臺越來越完善，嵌入式實時操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對微控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的任務(wù)管理平臺和底層驅(qū)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(chǔ)上，提出了基于嵌入式、開放性、網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控體系結(jié)構(gòu)，并給

3、出了軟硬件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計。硬件結(jié)構(gòu)以ARM及DSP構(gòu)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?qū)崟r嵌入式操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)系統(tǒng)所需的應(yīng)用軟件，將μC/OS-Ⅱ?qū)崟r嵌入式操作系統(tǒng)擴展為一個完整、應(yīng)用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。 本文深入研究了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r嵌入式操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植及其占先式內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度原理，合理分配機床控制系統(tǒng)的管理任務(wù)，根據(jù)任務(wù)的要求賦予不同的優(yōu)先級和調(diào)度時間，保證任務(wù)的

4、執(zhí)行效率和實時性。在此基礎(chǔ)上，分析了NC代碼的規(guī)則，結(jié)構(gòu)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(guān)問題；分析了FAT16文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，參照FAT16文件系統(tǒng)的管理思路，設(shè)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(wǎng)絡(luò)可靠通信的模型及其通訊協(xié)議，開發(fā)了串口通訊網(wǎng)絡(luò)通信軟件，實現(xiàn)了實時監(jiān)控體系。 本系統(tǒng)克服了當(dāng)前數(shù)控平臺