基于ARM和RT-Linux的嵌入式机床数控系统设计.pdf

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1、2012年4月机床与液压Apr．2012第40卷第7期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．40No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．07．032基于ARM和RT—Linux的嵌入式机床数控系统设计冷春艳，徐鸣鹤，田丰(1．电子科技大学光电信息学院，四川成都610054；2．湖北省水利水电勘测设计院，湖北武汉430064；3．沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：分析常见机床数控系统的不足后提出一种基于ARM+DSP双核和RT—Linux操作系统的嵌入式

2、机床数控系统设计方案，详细介绍该系统硬件结构和软件设计，为现有的机床数控系统的升级和改造提供了很好的借鉴。关键词：ARM；DSP；数控系统；RT—Linux操作系统中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)7—104—4DesignofEmbeddedCNCLatheControlSystemBasedonARMandRT-LinuxLENGChunyan，XUMinghe，TIANFeng(1．SchoolofOptoelectronicInformation，Universityof

3、ElectronicScienceandTechnologyofChina，ChengduSichuan610054，China；2．HubeiInstituteofSurvey&DesignforWaterResources＆WaterPowerEngineering，WuhanHubei430064，China；3．SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangLigongUniversity，ShenyangLiaoning110168，China)Abstract：Throughan

4、alyzingtheinsuficiencyofexistingcommonNCsystems，adesignofaembeddedNCsystembasedonARM+DSPdual—coreandRT—Linuxoperatingsystemwasintroduced．Thehardwarestructureandsoftwaredesignwereillustrated．ItprovidesreferenceforimprovingtheexistingNCsystems．Keywords：ARM；DSP；CNCs

5、ystem；RT—Linuxoperatingsystem数控技术是一项始于20世纪40年代前后，综合主要特点是嵌入、专用。鉴于嵌入式系统的专用性和应用了微电子、计算机、自动控制、电气传动、测量软硬件可剪裁，能使各种资源得到最合理的配置和应技术、制造技术等多学科的最新研究成果的新技术。用。作者以ARM9芯片$3C2440A为整个控制系统的数控技术先进与否，能在很大程度上决定一个国家的核心，操作系统采用免费开源的实时操作系统RT—工业化水平。Linux，DSP芯片TMS320F240在$3C2440A的控制下目前国内常用的

6、数控系统多为基于单片机和基于作为运动控制卡的核心，两芯片间采用SPI接口进行PC这两种。对于以8／16位的单片机作为控制核心的连接，以LCD液晶显示屏作为人机界面。该数控系数控系统，由于单片机系统的内部资源有限，一般需统无论在速度、精度还是成本、易操作等方面，都很要扩展外部资源，且较多地采用汇编语言进行编程，适合于一般的数控机床。给程序的移植带来了困难，并且因为无法支持操作系1数控系统硬件平台构架统，所以程序的实时性无法得到保证。基于PC的数系统设计首先要考虑的是硬件选择，从硬件速控系统虽然利用了通用Pc丰富的软硬件资源

7、，能够度、硬件功能、内存管理、I／0口、可扩展性、可维很快开发出独具特色的软件系统，但是依然存在资源护性等方面进行考虑。ARM控制能力强，内部资源浪费比较严重、稳定性差的不足，采用通用的Win—丰富，可以用来运行交互界面和各种应用程序；DSPdows操作系统，由于微软的技术封锁，造成了用户则是具有很强的数据处理能力，能将ARM对外部输无法对底层硬件及操作系统进行最优配置、实时性难入信息进行处理后产生的数据作出相应的处理来控制以保证以及二次开发困难等问题。随着ARM及DSP等嵌入式微处理器的快速发机床的运行，同时将机床反馈

8、的信息再返回给ARM展，目前数控技术遇到的问题便可以得到很好的解来处理。这样，ARM和DSP就构成了一个双CPU的决。嵌入式是以应用为中心、以计算机技术为基础、主从式结构，其中ARM为内核的主控板称为上位机，软硬件可剪裁、适用于应用系统，对功能、可靠性、DSP为内核的从CPU称为下位机，上位机与下位机成本、体积、功耗