基于ARM和μCOSⅡ的嵌入式数控系统的设计与开发

嵌入式系统是近年来发展最快的技术之一。采用嵌入式系统可以缩短产品研发周期，提高系统的可靠性和性价比。由于嵌入式系统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前景。 本课题在江苏省自然科学基金重大（招标）项目（BK2003005）资助下，在对嵌入式系统、数控系统进行深入分析研究的基础上，完成了基于ARM微处理器的嵌入式数控系统的设计与开发。系统采用模块化设计，主要模块包括：ARM微处理器模块、存储器模块、人机交互模块、通信接口模块、CPLD/FPGA模块、输入输出模块。系统采用二次插补法，即ARM微处理器实现粗插补，FPGA实现DDA硬插补，同时配合良好的加减速控制，保证了插补的连续性和稳定性。软件系统以μC/OS–II嵌入式实时操作系统为核心，开发系统所需的底层设备驱动程序和应用程序接口（API）函数。该数控系统可以控制四轴联动，具有大量I/O接口，具有主轴和手脉信号接口，具备友好的人机交互功能，可应用于数控车床和数控铣床。目前本系统已经基本实现了预期的目标，运动轴信号输出频率可达到1MHz，最大快速移动速度为60m/min，主要性能指标达到数控系统先进水平。

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