【硕士论文】基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与实现.pdf

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与实现姓名：王广丰申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：赵东标20061201南京航空航天大学硕士学位论文摘要嵌入式系统是近年来发展最快的技术之一。嵌入式系统是一类以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统与传统的单片机系统和PC平台相比，融合了两者的优点，既有单片机系统成本低、体积小、功耗低的特点，又具有PC平台的开发环境好、资源丰富、具备操作系统、用户界面友好的特点，因而在数控技术领域会有良好的发展

2、前景。以32位ARM芯片和高速大容量FPGA为核心的嵌入式系统不但充分发挥了以上特点，而且大大简化了系统设计，提高了集成度和可靠性。虽然目前16位单片机在中、低档数控系统，PC平台在高档数控系统中占有绝对的优势，但以32位的ARM芯片和高速大容量FPGA为核心的嵌入式系统以接近16位单片机系统的价格提供了接近PC平台的性能，显然是未来数控系统发展的一个主要方向。本文在江苏省自然科学基金重大（招标）项目（BK2003005）资助下，在深入研究了嵌入式系统技术的基础上选择具体的硬件平台和软件平台进行铣床嵌入式数控系统的研发，硬件结构以高性能低功耗的32位嵌入式ARM

3、处理器S3C44B0X和高速大容量FPGA为核心，配以系统所需的外围模块；软件系统以源代码公开的µC/OS–II实时嵌入式操作系统为核心，开发系统所需的应用软件，将µC/OS–II实时嵌入式操作系统扩展为一个完整、实用的铣床嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点，而且具有良好的可移植性和可裁减性，便于根据实际需求进行功能的扩展和裁减。实验结果表明，该系统性能达到了预期设计目标，主要技术参数达到国外中档数控系统的先进水平。关键词：数控系统，嵌入式系统，ARM处理器，FPGA，µC/OS–II。I基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与实现

4、AbstractEmbededsystemisoneofthemostrapiddevelopingtechnologiesrecently.Itisakindofspecialapplication-orientedcomputersystem.Itcanmeetthestrictrequirementoffunction,reliability,cost,volume,andpowerconsumptionbyadjustingitshardwareandsoftware.Comparedwithtraditionalsingle-chipcomputera

5、ndPCsystem,embeddedsystemintegrateswiththeirbenefits.Embeddedsystemnotonlyhascharactersoflowcosts,smallvolumeandlowpowerconsumption,whichischaracterofsingle-chipcomputer,butalsohascharacterofPCsystem,suchasgooddevelopingenvironment,abundantresources,possessingoperatingsystemsandfrien

6、dlyuserinterface.Therefore,embeddedsystemswillhaveagooddevelopmentfutureinthefieldofCNC.Theembeddedsystemdevelopedinthisthesisusesa32bitsARMprocessorandFPGAwithhighspeedandgreatcapability.Thissystemnotonlyinheritsabovebenefits,butalsogreatlysimplifiesthedesignofCNCsystemsandimprovest

7、heintegrationandreliability.Although16bitssingle-chipcomputersandPCsystemsrespectivelyhavebeenwidelyappliedinmoderateandlow-endCNCsystemsandtop-gradeCNC,theembeddedsystemdevelopedinthethesiscansupplytheperformanceofPCsystemswithlowcosts,approximatingthecostof16bitssingle-chipcomputer

8、s.Theembedde