NC代码译码的设计及在数控技术中的应用

　　在开环控制的经济型数控系统中，经常采用PC作为上位机来编制数控程序和发送控制命令，其数据通过串口通信传至单片机，单片机作为下位机读取PC发过来的各种插补数据和指令，以驱动电机。数控程序一般由G代码、M指令、F、S、T等功能组成，而在计算机中，字符大多采用ASCII编码方案和EBCDIC编码方案，如果直接将这种编码传到单片机，由单片机来识别和译码，势必会增加性能有限的单片机的负担。此外NC程序有较为固定的编程格式，基于此，可以按照NC编程的规范来设计一种方案，将NC代码在PC机上转化为以帧(不同于异步通信中的“帧”概念)为单位的二进制编码，每帧数据的格式参照NC程序格式来设计。这样，在PC机上做译码工作相对方便和容易，对单片机而言也有两个明显的优点：一是容易识别；二是方便处理，提高了效率。单片机按照帧格式，顺序提取相关数据。进行计算和控制。

1 译码方案设计及实现

　　译码的基本思路是根据NC代码的特点，将其进行分类处理，提取有用的信息，将这些信息按照设计的帧格式组成帧数据，发送给下位机，如图1所示。

　　1.1 数控代码分析

　　NC指令有200余条，为了数据处理的方便，可以根据其特点进行简单的归类，从处理方式上可以分为直接控制指令和间接控制指令。

　　上位机要发送的是控制信息。而NC程序中有许多指令不属于直接控制的指令，它们仅仅是一些中间(辅助)信息，并不需要发送给下位机。因此，根据NC指令的特点，将其按处理方式划分为直接控制指令和间接控制指令两类。如COO、G01、G02、C03等要直接处理，属于直接控制指令；而G90、G91、G92、G42、G41、G42等则要转化处理，属于间接控制指令。例如G90是表示绝对尺寸，G91表示增量尺寸，由于下位机统一采用增量尺寸来进行控制，所以在PC上对G90的处理是：1)提取绝对尺寸；2)计算增量尺寸；3)保存增量尺寸(用于发送的数据)。而对G91的处理是：直接保存增量尺寸。刀补指令要加上偏置量。

　　一般直接控制指令是需要发送给单片机的，而间接控制指令是需要先转化处理的，不在直接发送的数据之列。以表1为例，将常用的数控代码按直接控制和间接控制分类，并说明了对指令的处理。

　　对直接控制的指令又可细分为三类。
　　1)G功能和M代码：如G00、G01、G02、G03、M03、M04、M05、M07、M08、M10等；

　　2)坐标类：X、Z、R(平面两轴插补，本文以数控车两轴为例，其余类推)；

　　3)辅助功能类：主轴(s)、进给(F)、刀具(T)。