基于嵌入式的数控技术研究与实现

2 嵌入式数控系统的开发与实现

　　本文作者开发的嵌入式数控系统的具体体系结构如图2所示。整个系统主要包括数控操作与管理、显示及键盘输入装置、插补／运动控制模块、嵌入式PLC、位置／速度伺服控制、数控客户端等。

图2嵌入式数控系统实现体系结构

　　2.1 硬件系统

　　由图2可知，嵌入式数控系统的硬件平台开发采用模块化的思想。数控操作与管理模块硬件采用的是32位ARM7 S3C44BOX微处理器，外部扩展8M字节的RAM和2M字节的E2PROM：两个UART扩展成两个EIA RS一485总线接口，一个与插补器／运动控制器模块相接；在ARM芯片上还扩展了RTL8019As以太网接口芯片，实现以太网连接；此外它还具有JTAG调试接口。显示器采用256色的彩色液晶显示器，由ARM芯片本身集成的显示控制功能直接进行显示控制；基于ARM芯片提供的通用I／O接口，开发、扩展了键盘输入电路以实现现场编辑和控制功能。数控操作与管理模块的开发硬件实物如图3所示。

图3数控操作与管理硬件实物 

　　插补器／运动控制器采用r11 32位高性能DSPTMS320C2812。它的两个串行通信接口(SCI)被扩展成两个RS．485总线接口，一个与数控操作与管理模块相连，另一个与PLC模块相连。TMS320C2812有4个通用定时器，可产生4个加工轴的PWM位置进给脉冲。DSP的通用定时器产生的PWM脉冲作为进给量加上一个I／O信号作为方向控制可用作某个加工轴的进给信号。另外，TMS320C2812 DSP的CAN2.0总线接口用于同伺服控制模块相连，传送位置控制命令和获取伺服控制状态。TMS320C2812自身也具有JTAG调试接口。其硬件开发实物如图4所示。

图4插补／运动控制硬件实物

　　嵌入式PLC采用C8051F022微处理器芯片实现。C805lF022 MCU的I／O端口的一个特点是其端口功能可通过软件设定，可给嵌入式PLC的应用带来了很大的灵活性。C8051F022微处理器的两个串行接口被扩展为两个RS-485总线接El，一个RS-485总线接口用于同插补器／运动控制器的通信，另一个可用于与PLC扩展模块(如果需要)的通信。