基于arm微处理器的嵌入式数控系统

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1、测控技术概论（大作业）一综述分数阅卷人1写作能力2排版规范性3参考文献规范性二课后体会三奇思妙想四换位思考总分学期：2011-2012-1学期学院：自动化工程学院专业：测控技术与仪器班级：测控102班姓名：王杰学号：1007250234提交日期：2011年10月10日一、综述题目:基于ARM微处理器的嵌入式数控系统学生姓名:王杰摘要:ARM是一种高性能、低功耗的微处理器。采用ARM开发机床数控系统可以降低硬件成本、提高系统集成度、增强稳定性,它相对于PC平台具有更多的优势。因此,采用ARM为硬件平台开发数控系统是一个不错的选择。MasterCAM后置处理文件PST

2、文件的高级编程方法。给出了PST文件的语法特点,在此基础上,针对MasterCAM二维轮廓加工方式的后置处理中的缺陷,修改了相应的后置处理算法。实践证明,该方法正确有效。关键词:ARM嵌入式数控系统MasterCAM生成数控程序引言:目前,ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高打印机、数字照相机和数字摄像机等。这些成功的运用为将数控系统软件移植到ARM9微处理器奠定了良好的基础。1基于ARM微处理器嵌入式数控系统的硬件结构目前,世界上的ARM9系列微处理器有许多种品牌,现以三星公司的ARM9处理器SBC-2410芯片为例进行说明。S

3、BC-2410使用ARM920T核,内部带有全性能的MMU(内存处理单元),它适用于设计工控产品和移动手持设备类产品,具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性。基于SBC-2410芯片本身的各种特点,主板采用6层板设计,该SBC-2410主板在尽可能小的板面上(120mm×90mm)集成了64MSDRAM、64MNandFlash、1MBootFlash、RJ-45网卡、音频输入与输出、USBHost、USBslave、标准串口、SD卡插座、用户按键和一些用户灯等设备接口,并且使用210mm插针槽引出CPU的大部分信号引脚,可以作为嵌入式电脑系统的一个主板模

4、块,非常适合于数控系产品的原型设计。系统硬件结构如图1所示,对用原理图名称如表1所示。表1对用原理图名称表序号对用原理图名称说明1RJ4510M以太网接口2COM1RS232串口13COM1-3CPU直接引出的COM1,2,34BOOTSEL启动ROM选择5USBDEVICEUSB从设备6USBHOSTUSB主设备7CN1+5V电源插座(内正外负)8RESET复位按钮(位于侧面)9BUSCTRL总线控制信号等10BUSCON系统总线(16位数据,25位地址)11KEYBOARD键盘接口12JTAGJTAG接口13CON-LCDLCD接口14J273.3V/5VLC

5、D电源选择跳线15SDCardSD卡插座16CON-GPIO通用IO口,AD输入口等17BAT1时钟备份电池插座18CON-MIC单声道音频输入插座19CON-PHONE双声道音频输出插座20S600电源开关从上可以看出,基于SBC-2410的嵌入式主板具有系统总线、USB、以太网等丰富的功能,相当于一块工业控制计算机主板,但硬件成本却很低,硬件组成结构更简单,性能更可靠。并且,利用SBC-2410芯片本身的I/O口即可完成数控系统的输入输出控制,无需设计I/O接口板,如需更多的I/O点,可以通过SBC-2410的扩展总线实现更多的I/O控制。利用SBC-2410

6、的5个PWM脉宽调制定时器就可以实现对5个坐标轴的控制,不需要另外选用DSP和FPGA制作运动控制板,极大地简化了硬件结构,降低了硬件成本。2基于ARM微处理器嵌入式数控系统的软件架构在软件上,选用韩国mizi公司所公布的免费嵌入式Arm-Linux操作系统,基于该平台及其开发工具包,编写和移植丰富的现有软件,如文本编辑器、Web服务器、Ftp/Telnet服务器等。利用Linux操作系统提供的强大功能,可以轻松地实现USB、网络接口等功能。同时,使用Linux操作系统的驱动程序模型,编写I/O控制和运动控制驱动程序。利用SBC-2410芯片的RTC功能来实现实时

7、控制。整个系统软件架构如图2所示:数控系统的图形界面处于应用程序层,而专门为数控系统编写的运动控制驱动程序位于底层驱动程序层。利用MasterCAM生成数控程序(NC代码)一般有三个步骤:首先利用CAD模块建立产品的二维或三维模型;然后根据产品的特点、材料选择适当的刀具和加工方式,并设定加工参数,由CAM模块生成刀具路径并校验;最后根据目标机床数控系统的型号,选择适当的后置处理文件(PST文件),对包含刀具路径数据的NCI文件进行处理,最终生成适合目标机床的NC代码。在以上三个步骤中,最后一步是最关键的,因为NC代码的质量直接关系到产品的加工质量,NC代码中任何一

8、点点错误都