基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)方案研究與應(yīng)用

　　在本方案中，硬件平臺(tái)以ARM 架構(gòu)的處理器為核心，操作系統(tǒng)采用Windows CE.NET（WinCE）。ARM 架構(gòu)處理器是 RISC 型處理器，具有開發(fā)移植容易，體積小，功耗低，運(yùn)算速度快，實(shí)時(shí)性能好等優(yōu)點(diǎn)。WinCE 操作系統(tǒng)具有友好的操作界面、良好的配套開發(fā)環(huán)境及其實(shí)時(shí)性能。這樣就使數(shù)控系統(tǒng)具有更高集成度、更高可靠性、更低成本、更友好的控制操作界面、更多系統(tǒng)資源和更大內(nèi)存成為可能。本文主要分析了其軟硬件平臺(tái)的搭建，而重點(diǎn)又放在了軟件平臺(tái)的構(gòu)建上。1 系統(tǒng)的硬件平臺(tái)開發(fā)硬件平臺(tái)采用Intel XScale PXA255處理器，該處理器采用的是ARM 的 V5 版架構(gòu)。其特點(diǎn)在于超級(jí)流水線設(shè)計(jì)、DSP 處理和指令設(shè)計(jì)中的改進(jìn)［2］。本平臺(tái)以此處理器為核心，添加諸多外圍模塊，搭建成集中式數(shù)控系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)，其框圖如圖1 所示。進(jìn)給控制接口是數(shù)控系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的橋梁，可連接多種電機(jī)伺服單元，其形式一般有串行式接口、脈沖式接口、模擬式接口等。本方案采用脈沖式接口。它使用脈沖信號(hào)傳遞位置指令，可控制各種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、脈沖接口交直流伺服驅(qū)動(dòng)裝置。其特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，信號(hào)傳遞抗干擾能力強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生漂 移，構(gòu)成全閉環(huán)需要在驅(qū)動(dòng)裝置中完成。主軸接口連接數(shù)控系統(tǒng)與主軸驅(qū)動(dòng)單元，再配合 PLC 輸入 / 輸出接口，即可連接各種主軸驅(qū)動(dòng)單元。它包含兩個(gè)部分：主軸速度控制輸出和主軸編碼器輸入。本方案其亦采用脈沖式接口。PLC 采用內(nèi)置式， 它的功能由單片機(jī)（C8051F123）和門陣列來實(shí)現(xiàn)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。單片機(jī)是PLC.的主要部分，是進(jìn)行運(yùn)算和控制的中心；門陣列中主要包括輸入輸出點(diǎn)寄存器、SPI接口和雙口RAM。另外，處理器和單片機(jī)通過掛接在總線上的雙口 RAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。單片機(jī)的在線系統(tǒng)編程通過 UART 實(shí)現(xiàn)。PLC 控制程序完全由單片機(jī)來圖1 數(shù)控系統(tǒng)的硬件體系