基于ARM的嵌入式数控系统方案研究与应用

　　在本方案中，硬件平台以ARM 架构的处理器为核心，操作系统采用Windows CE.NET（WinCE）。ARM 架构处理器是 RISC 型处理器，具有开发移植容易，体积小，功耗低，运算速度快，实时性能好等优点。WinCE 操作系统具有友好的操作界面、良好的配套开发环境及其实时性能。这样就使数控系统具有更高集成度、更高可靠性、更低成本、更友好的控制操作界面、更多系统资源和更大内存成为可能。本文主要分析了其软硬件平台的搭建，而重点又放在了软件平台的构建上。1 系统的硬件平台开发硬件平台采用Intel XScale PXA255处理器，该处理器采用的是ARM 的 V5 版架构。其特点在于超级流水线设计、DSP 处理和指令设计中的改进［2］。本平台以此处理器为核心，添加诸多外围模块，搭建成集中式数控系统的硬件体系结构，其框图如图1 所示。进给控制接口是数控系统和进给伺服系统的桥梁，可连接多种电机伺服单元，其形式一般有串行式接口、脉冲式接口、模拟式接口等。本方案采用脉冲式接口。它使用脉冲信号传递位置指令，可控制各种步进电机驱动装置、脉冲接口交直流伺服驱动装置。其特点是通用性强，信号传递抗干扰能力强，不会发生漂 移，构成全闭环需要在驱动装置中完成。主轴接口连接数控系统与主轴驱动单元，再配合 PLC 输入 / 输出接口，即可连接各种主轴驱动单元。它包含两个部分：主轴速度控制输出和主轴编码器输入。本方案其亦采用脉冲式接口。PLC 采用内置式， 它的功能由单片机（C8051F123）和门阵列来实现，其硬件结构如图2 所示。单片机是PLC.的主要部分，是进行运算和控制的中心；门阵列中主要包括输入输出点寄存器、SPI接口和双口RAM。另外，处理器和单片机通过挂接在总线上的双口 RAM 进行数据通信。单片机的在线系统编程通过 UART 实现。PLC 控制程序完全由单片机来图1 数控系统的硬件体系