NC代码译码的设计及在数控技术中的应用

　　1.2 帧格式设计

　　根据上文可以知道，NC程序中指令、数据虽然很多，但不是每个都需要传送，相反每次都只有很少的几类指令和数据需通过串口传送到下位机。三类的直接控制指令是必须要发送的，NC程序最终都要转化为这三类数据，所以设计帧格式如表2，说明如下。

　　1)G指令和M代码：G指令和M代码各100条，分别用一个字节来表达G或M功能；

　　2)坐标类：X、Z、R，这些坐标均用三个字节表示，可表示的增量坐标范围为：一2”一+223(一8 131一+8 m)；

　　3)主轴、进给、刀具：S、F、T用单字节表示，可以有2S=256种不同的值。

　　4)在帧的控制数据之前，设置一个帧头，占一个字节，以作信息位。

　　1.2.1 设置帧头

　　NC指令中许多是模态代码，即在下一段程序中可能不出现上段程序中相同的指令，为方便处理，用帧头的8个位来标识帧中各项数据的有无，如表3。帧头中每位对应帧格式中的直接控制指令的数据类型，用于标识本帧数据中是否存在该项，若所标识的对象数据存在并要发送，则标识位置“1”，否则清“0”。另外，如果下段NC程序段中G、M、X、Z、I、K、F、S、T的数据没有改变，则可认为该帧中不存在对应项(无变化不发送)，所以帧的长度是不固定的，帧的长度可以从帧头得知，帧字节最长为15个。

　　1.2.2 G、M指令编码

　　G指令和M指令各100条，而一个字节8位能表示256种情况，所以分别用一个字节来表示G指令和M代码。直接用二进制数字对应字地址G和M的地址值。如G90对应编码为0101 1010。

　　1.2.3 实例

　　例：对如下数控代码进行转换：
G00，G90，G42，X35000，Z160000，F50，S07，T33，M03，LF

　　该行代码中带下画线的指令为直接控制指令，地址值是要发送的数据，其余是间接控制指令，需要在PC机中先行处理，其中G90为绝对坐标编程，计算时要转化为相对增量，假设刀具前一位置在原点，增量即为35 000和160 000；G42是右刀补，假设刀具半径为5000个单位，则实际上X增量为35000+5 000=40 000，Z增量为160 000 4-5 000=165 000。

　　1)确定要发送的数据：G、M、X、Z、F、S、T；

　　2)确定帧头：0XF7(1111 0111 B)，这就是帧的首字节；

　　3)第二、三字节为G：OX00(coo)；M：0X03(M03)；

　　4)第四、五、六字节为X：OX00 0X9c 0X40(40 000的二进制码)；

　　5)第七、八、九字节为Z：0X02 0X84 0X88(165 000的二进制码)；

　　6)第十、十一、十二字节为FST：0X32 OX07 0X21。本行代码成帧后为：F7 00 03 00 9e 40 02 8488 32 07 21共十二字节。

2 译码在数控技术中的应用

　　根据设计的译码方案，在PC机中使用VC++等开发工具来实现，将每段NC程序段转化为数据帧，利用串口发送给以单片机作主控芯片的数控系统，单片机接收到数据后，根据帧头，判别各项数据的有无，并取出数据放到相应的存储单元中，做插补计算和控制的源数据用。在通信之前，先做好通信协议，规定握手协议、校验方式、波特率等。采用数据校验，可增加数据传输的可靠性，但也因为采用校验，增加了帧的长度，本文未讨论数据校验，有关校验的问题可参考相关文献。数据的发送以帧为单位采用握手方式一帧一帧进行，保证译码数据准确传到单片机。

3 总结

　　本文阐述了一种NC代码转化通信编码的译码方案，能有效地将数控程序转化到固定帧格式的二进制数据，易于单片机的识别和处理。单片机接收到数据后，根据协议规则，反向处理，很容易得到插补的类型、坐标、速度等数据，从而实现插补。本文创新之处在于摒弃传统的编码方法，根据NC自身特点，设计专门的译码方案，能提高数控系统对数控程序编译和解释的效率。