基于Windows CE的开放式数控系统的研究与开发

图5 Directx3D开发流程

图6三维零件效果图 

3 CNC实时可调度性分析

　　实时系统是指一个能够在事先指定或在运行时确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异步事件、时间做出响应的系统。这种系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果，而且还依赖于计算结果产生的时间。数控系统作为实时系统，对其任务进行调度的目的就是得到一个多任务的最佳执行顺序，当它们按照此顺序执行时能满足它们各自的时间约束条件，使得每个任务(硬实时任务)能够在其期限内完成数控系统中根据不同的任务实时性一般分为：实时突发任务(如急停)，硬实时周期性任务(如数值插补、加减速控制)，软实时周期性任务(如数控代码编译、运行)，非实时任务等(如数控代码编辑)。本文所开发的数控系统采用的是主从式结构，数控系统操作面板操作由C51单片机产生，通过RS232串口通讯协议传送至面板输入任务处理模块，数值插补、加减速、伺服闭环控制器等硬实时任务由基于DSP&FPGA的运动控制卡完成。在32位嵌入式操作系统Windows CE中，数控系统的弱实时任务对应于操作系统的线程，可以直接采用操作系统的调度器(Scheduler)，或者白行设计相应的调度算法程序。图7中平行四边形(阴影部分)是所开发的CNC运行在Windows CE实时操作系统环境下的任务模块，图中省略了辅助设备控制任务模块及其相应的硬件I／O卡。

图7 CNC任务模块结构图 

4 结论

　　Windows CE具备强大的通讯功能，是有抢占式多任务的32位嵌入式实时操作系统，基于WindowsCE开发数控系统将能缩短开发周期，增加数控系统的开放性、稳定性，提高系统的可扩展性、可移植。本文阐述了基于Windows CE的数控系统的关键技术原理以及实现，如数控系统软硬件架构、数控代码编译器、二维刀具轨迹仿真以及基于Directx3D技术的三维仿真、数控系统实时调度划等。实践证明，基于Windows CE&DSP平台的数控系统开发是数控产业的一个新的可行的、快捷的技术路线。