关于ARM＋DSP嵌入式Linux数控系统设计.pdf

2012年 7月 机床与液压 Ju1．2012 第40卷 第 13期 MACHINE TOOL ＆HYDRAULICS Vo1．40No．13 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．13．029 基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计 李善锋，刘敬猛，徐东，陈柏成 (北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 100191) 摘要 ：提出一种以ARM+DSP等为硬件基础的嵌入式Linux数控系统设计方案，将数控系统按实时性分为实时模块和 非实时模块 ，采用运动控制芯片DSP保证实时性，ARM-IAnux则运行实时性要求不高但功能复杂的数控任务。数控系统硬 件上采用主从式双CPU结构，软件架构包括界面层、实时层和非实时层。该方案充分利用了Linux的健壮、开源、应用广 泛和运动控制芯片PCL6045功能强大、算法成熟的优势完成高性能、低成本3轴联动数控系统的设计。实验结果表明：该 数控系统实时性好 、可移植性强。 关键词：ARM+DSP结构；嵌入式数控系统；Linux操作系统 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2012)13—094—4 DesignofEmbeddedLinuxCNC System BasedonAlU andDSP LIShan~ng，LIUJingmeng，XU Dong，CHEN Baicheng (SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China) Abstract：AnovelembeddedLinuxCNCsystem basedonARM andDSPwasintroduced．TheCNCsystem wasdividedintoreal— timemodulesandnonreal-timemodules．ThemotioncontrolDSPchipcanensurerealtime，andtheARM—LinuxwasusedtoFI／Unon real—timecomplexCNCtasks．Thehardwarestructurewasdual-CPU ofmaster／slavemode，andthesoftwraearchitecturecontainedin— terfacelayer，real—timelayerandthenonreal—timelayer．Thedesignofhigh—performanceandlow—costthree—axisCNC system takes advantageofLinux’Srobust，open—sourceandthechipPCL6045ownedpowerfulfunctionandsophisticatedalgorithms．Theexperi— mental resuh indicatesthattheembeddedIAnuxCNC system hasperfectreal—timeandportability． Keywords：ARM +DSPstructure；EmbeddedCNC system ；Linuxoperationalsystem 随着嵌入式技术的发展 ，ARM、DSP处理器性能 数控系统软件功能大大增多增强，形成数控即软件的 日益强大，而体积、功耗 、成本却不断降低；Linux 概念。这种方案具有信息处理能力强、运动轨迹控制 操作系统健壮开源、支持多平台、软件资源丰富，可 准确 、开放程度高、通用性好等特点。但也存在以下 方便移植到嵌入式系统中。目前 ARM．Linux技术在 缺点：运动控制卡需要插入 PC机主板的PCI或 ISA 嵌入式领域得到广泛应用。近年出现很多专用运动控 插槽 ，因此每台数控装置都必须配置一台PC机作为 制DSP芯片如PCL6045、MCX314等，运动控制功能