基于Windows CE的数控软件开发与实现

0 引言

　　传统的数控系统是一种专用的、封闭体系结构的CNC系统。各数控厂家出于商业利益的需要，在数控系统的设计上形成各自独立的标准和体系，造成数控系统硬件平台的专用性，软件结构的不可移植性。这种封闭型和单一性严重影响了数控技术的发展和普及。嵌入式设备及其操作系统的出现，有利于打破现有数控系统的封闭性，形成开放式数控

　　系统设计模式。嵌入式系统的种类有很多，应用较广的有Windows CE、Linux等。WinCE 是一种为多种嵌入式系统和产品设计的紧凑、高效、可升级的操作系统。WinCE 采用标准模式，其最主要的特征是为有限的硬件资源提供了多线程、多任务和完全优先级的计算环境 [1]。本文探讨了在Windows CE系统下，如何开发高效稳定的嵌入式数控系统。

1 Windows CE系统内核的定制

　　嵌入式系统上应用软件的开发离不开底层系统的支持，Windows CE 系统下应用程序架构如图1 所示。

　　图1 Windows CE系统下应用程序架构

　　由于应用环境的多样性，需要对Windows CE 系统做不同的内核定制。可采用微软公司的Platform. Builder 集成开发环境，针对数控加工应用的特点，添加、删除和修改某些系统模块，包括添加串口通信支持，FAT 文件支持（以支持U 盘快速传送G 代码文件），ActiveSync 支持（与PC 宿主机的通信支持）等。此外，还应将注册表模式修改为HIVE 模式，以备掉电后将数据存放到FLASH 中保存。

2 嵌入式数控系统软件结构

　　采用模块化设计有助于构建清晰的程序框架，提高协同开发能力和编程效率，增强代码的复用率。嵌入式数控系统软件模块划分如图2所示。

　　图2 上/下位机软件模块划分

　　数控系统使用者首先在PC 机上完成零件模型建立和编辑，生成加工代码文件。然后将NC 代码文件传输至嵌入式数控平台。在嵌入式平台上完成对NC 代码的数据挖掘，提取数控加工信息并传送至下位机处理器。下位控制器利用其高速运算的能力，完成插补运算和伺服电机控制。

　　Windows CE 系统在上位机运行。Windows CE 系统非强实时性系统，因此实时性要求较高的任务(如刀补运算，插补运算)，均放在下位机运行。而像人机交互这种实时性要求不高，但事件机制较复杂的任务，则放在上位机实现，以Windows CE 系统的内核支持来降低交互式操作开发的难度。