数控机床数据采集嵌入式适配器设计与开发（上）

3 嵌入式适配器实现

    3.1嵌入式适配器硬件系统实现

    基于嵌入式适配器在计算、存储、通信和调试方面的需求设计嵌入式适配器硬件系统。主要考虑处理器、存储器和外部接口三部分。目前常见的嵌入式处理器包括ARM， MIPS， PowerPC和X86系列，其中，ARM处理器功耗和性能平衡最好而且应用最广泛，选择ARM11作为嵌入式适配器的处理器。选择应用广泛的SDRAM作为内存，选择价格相对低廉的FLASH作为外存。目前，绝大多数数控机床提供串行通讯接口，添加UART串行通讯接口;嵌入式适配器与上位机通过无线通信，在WiFi、蓝牙和红外等几种常见的无线通信方式中，WiFi在速率、稳定性和距离方面最优，添加GPIO WiFi接口;考虑程序调试和后续扩展需求，添加USB和以太网接口。嵌入式适配器硬件系统如图2所示。

图2 数控机床数据采集嵌入式适配器硬件系统图

    3. 2嵌入式适配器操作系统实现

    选择Windows Embedded CE6.0作为嵌入式适配器操作系统，搭建嵌入式适配器操作系统定制平台，按顺序安装Visual Studio 2005，  Visual Studio2005 SP1，Windows Embedded CE6. 0，Windows Embedded CE6.0 Platform Builder SP1，Windows CE6.0SP2 ， Windows 6. 0 Updates， Windows CE6. 0 SP3和Windows CE6.0 SP3 Update-Rollup。

    整个定制分为4步，如图3所示。首先选择模板创建初始的操作系统，在此选择“Industrial Device”模板，接着第二步进行修改，主要进行数据库、通信组件、驱动程序的添加和删除操作，第三步生成操作系统，利用SD卡烧写到开发板，第四步利用测试程序对操作系统进行测试，主要包括串口通信和文档编辑测试，根据测试结果进行反馈、修改直至满足需求，最后发布系统。

图3 数控机床数据采集嵌入式适配器操作系统定制流程图

    3. 3嵌入式适配器数据采集处理软件实现

    嵌入式适配器数据采集与处理软件的主要功能包括两点:采集数控机床数据，将采集的异构数据同构化。

    数据采集与处理软件主要由基础信息模块、数据采集模块和数据处理模块组成，如图4所示。其中，基础信息模块保存嵌入式适配器采集通道的配置信息、采集数据类型的XML Schema信息和数据映射对应的XML XSLT信息;数据采集模块依据请求类型解析模块解析的数据类型或者配置的数据类型建立对应的数据采集通道，依据采集通道的运行流程采集数控机床数据并将采集的数据发送到数据处理模块，数据采集通道可以根据数据类型进行扩展;数据处理模块将数据采集模块采集的语法异构数据转化为统一的XML文档，发送到DNC服务器的嵌入式适配器接口。

图4 嵌入式适配器数据采集与处理软件框架图