基于ARM开放式数控系统研究

0 前言

　　随着计算机技术与现代通讯技术的高速发展，现代高性能电子产品层出不穷，对电子产品提出了“轻、薄、短、小”的要求。超大规模集成电路的发展，使PCB(印刷电路板PrinCed Circuit Beard)制作工艺朝着高密度、多层化等方向发展，对PCB的加工工艺及其数控系统提出了越来越高的要求。对此，国内外开发了各种功能的数控系统，其中有功能强大、系统复杂且适合于网络化加工的计算机数控系统，以及基干单片机的简易数控系统等。计算机数控系统成本高，只适合于大规模的PCB生产。单片机数控系统过于简单，性能单一，应用范围窄。针对上述情况，本文提出开发基于嵌入式系统的开放式数控系统。对数控技术进行攻关，取得突破与经验，可以提高我国CNC钻铣床技术的水平，推动电子工业的发展和技术进步，振兴我国的PCB工业。

1 基于ARM的数控系统的总体设计

　　1.1 系统功能要求

　　本系统是基子ARM砰台、uClinu读时操作系统设计而成的一个开放式数控系统。系统设计目的是对PCB11A工过程进行实时的数字控制，因此该系统必须满足以下几点要求:具有强实时性;具有简单友好的操作界面;具有高度的模块化结构，易干更换或添加新功能:刀具库功能支持;数控代码的编辑、译码与仿真功能;PCB加工文件的编辑、管理:各种机器参数的管理、设置;加工过程的图形实时显示:加工过程中出错信息的显示、报警;直观、快捷的对板、找原点功能;加工过程控制命令，如起停、复位等。

　　1.2 系统总体设计及分析

　　系统的结构如图1所示，嵌入式控制器采用32位ARM7微处理器，用干平台上层管理CPU;SM5004用于实现运动控制功能，与ARM--起形成一个完整的应用平台:RS232作为通信口和上位机通讯;IIC接口用于连接ZLG729(键盘和存储系统参数及刀具参数的EEPROM；CF卡用于加工文件的读取;显示接口用于驱动LCD掖晶显示器；4MFLASH(SST39VP3201)用作程序存储空间，包含ARM对周边器件端口的驱动和操作，当AF位后，从此FLASFH中读取指令执行:16M的SRAM (IS61LV51216)用于程序的运行空间;以太网口用于网络通讯。

　　系统的软件将根据对实时性要求的不同分为非实时域软件和实时域软件。这样，整个系统就由非实时任务部分、实时任务部分和硬件部分组成，参见图2所示。图中箭头表示由系统进程间通讯和实时通讯机制实现的软件数据流。非实时任务部分由图形用户界面模块、网络模块、译码模块等组成，这些任务具有较低的优先级，运行在系统的用户空间。实时任务部分由插补模块、刀补模块、故障诊断模块、速度控制模块、位置控制模块等组成。这部分任务要求较高的优先级。运行在实时内核空间。