基于雙核架構(gòu)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、2012年10月機(jī)床與液壓Oct．2012第40卷第20期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．20DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．20．034基于雙核架構(gòu)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)王宏麗，．黃為，王云寬(中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所，北京100190)摘要：以ARM9和DSP雙核架構(gòu)為硬件基礎(chǔ)，以Linux嵌入式操作系統(tǒng)和圖形界面軟件Qt／Embedded為軟件基礎(chǔ)，開發(fā)出一套硬件上結(jié)構(gòu)清晰、功能上易于擴(kuò)展和剪裁、具有一定通用性和開放性的數(shù)控系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了該數(shù)控

2、系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)；嵌入式；雙核架構(gòu)中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3881(2012)2O一113—3DesignofEmbeddedCNCSystemBasedonDualCPUsWANGHongli。HUANGWei，WANGYunkuan(InstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Basedondual—CPUstructure．a(chǎn)CNCsystemtll

3、opennessandcommonalityWasdesigned．ThissystemhasaclearhardwareframeworkanditssoftwarefunctionsareeasilytrimmedorextendeduponembeddedLinuxOSandQt／Embedded．Eachfunc-tionmodulewasillustrated．Keywords：CNCsystem；Embeddedtype；Dual—CPUstructure目前，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了第六代基于Pc機(jī)的外

4、圍電路接口，包括按鍵輸入電路、液晶顯示電的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，代表性的數(shù)控系統(tǒng)有sI-路、USB設(shè)備電路、網(wǎng)絡(luò)通訊電路等。MENS840D和FANNCR310，這類數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是第二邏輯單元采用DSPTMS320F2812和CPLD作功能豐富、操作容易上手，缺點(diǎn)是體積大、成本高。為運(yùn)動(dòng)控制板的核心芯片，在此基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)需要基于嵌入式的數(shù)控系統(tǒng)體積小、功耗低、成本低，正設(shè)置了機(jī)床溫度采樣電路、機(jī)床零位檢測(cè)電路、主軸好克服了基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)的不足。而且隨著微控制電路等。電子技術(shù)的發(fā)展，嵌入式微處理器與PC之間的性

5、能第一邏輯單元與第二邏輯單元之間采用特有的數(shù)差距也在不斷縮小，在計(jì)算機(jī)數(shù)控領(lǐng)域體現(xiàn)了更加據(jù)總線方式進(jìn)行通訊，保證高速和可靠性。明顯的優(yōu)勢(shì)。第一邏輯單元第二邏輯單元Linux操作系統(tǒng)具有免費(fèi)開放源代碼、內(nèi)核可剪裁、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能、可靠的安全性和穩(wěn)定性、支持多平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)，可以以較低的成本設(shè)計(jì)出能滿足特定需求的嵌入式系統(tǒng)。由于Linux的開源性和社區(qū)需'圈'囂lNorII，0黧圜冒甘囡數(shù)床控性，開發(fā)人員還可以從互聯(lián)網(wǎng)上獲得強(qiáng)大的技術(shù)支持。作者以ARM9和DSP2812作為硬件基礎(chǔ)，以圖1數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Linux

6、嵌入式操作系統(tǒng)和圖形界面軟件Qt／Embedded2數(shù)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)作為軟件基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一套硬件上結(jié)構(gòu)清晰、功能上對(duì)應(yīng)于硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將數(shù)控系統(tǒng)的功能按實(shí)易于擴(kuò)展和剪裁、具有一定通用性和開放性的數(shù)控系時(shí)性要求分成兩類：第二邏輯單元專注于實(shí)時(shí)性要統(tǒng)。求較高的運(yùn)動(dòng)控制功能，包括位置控制、速度控1數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制、插補(bǔ)運(yùn)算等；第一邏輯單元負(fù)責(zé)包括界面顯文中設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)采用雙核架構(gòu)，分為第一邏示、三維軌跡顯示、代碼解釋、文件管理、參數(shù)設(shè)輯單元和第二邏輯單元，如圖1所示。定等在內(nèi)的實(shí)時(shí)性要求較低的人機(jī)交互功能。

7、功能第一邏輯單元采用ARM9AT91SAM9261芯片作為主控制芯片，在此基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)置了相應(yīng)設(shè)計(jì)如圖2所示。收稿日期：2011—09—14作者簡(jiǎn)介：王宏麗(1985一)，碩士研究生，研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。E—mail：wh1．china@gmaikcom?！?14·機(jī)床與液壓第40卷層，然后分解到傳輸層發(fā)送；數(shù)據(jù)的接收先進(jìn)入傳輸層，經(jīng)過整合之后到達(dá)功能層。國(guó)圖圉國(guó)國(guó)圉3嵌入式Linux軟件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)—[3．1嵌入式Linux系統(tǒng)搭建嵌入式Linux操作系統(tǒng)自下而上分為幾個(gè)層次：圉圉國(guó)引導(dǎo)加載

8、程序BootLoader，內(nèi)核與設(shè)備驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)調(diào)用接口和其他類庫(kù)，以及最上層的用戶應(yīng)用程序。為了建立上述各個(gè)層次，首先在裝有Linux操作系統(tǒng)的圖2數(shù)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)Pc機(jī)上安裝交叉編譯器arm-linux．gcc4．0，用它來編2．1第一邏輯單元的功能模塊設(shè)計(jì)譯BootLoader和Linux內(nèi)核；然后制作根文件系統(tǒng)，界面顯示模塊。該模塊的作用是實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)和加工將BootL