关于ARM＋DSP＋FPGA＋MCU高速嵌人式数控系统研究.pdf

2013年 2月 机床与液压 Feb．2013 第41卷 第3期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．41No．3 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．025 基于ARM+DSP+FPGA+MCU的高速嵌人式数控系统研究 李松，李迪，翟振坤 (华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640) 摘要 ：为了满足高速数控系统实时性、多任务调度性、结构小型化，研究开发 了一种基于ARM+DSP+FPGA+MCU 的高速嵌入式数控系统，重点分析了该数控系统的体系结构特点、软件框架和通讯模块。该数控系统结构简单，稳定性 好。 关键词：ARM；DSP；FPGA；MCU；嵌入式数控系统 中图分类号：TP242．2 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2013)3—089—4 ResearchonHighSpeedEmbeddedCNC System BasedonARM +DSP+FPGA +MCU LISong．LIDi．ZHAIZhenkun (SchoolofMechanical Automobile，SouthChinaUniversityofTechnology。 GuangzhouGuangdong510640，China) Abstract：Inordertomeetreal-time，multi—taskscheduling，structureminiaturizationinhigh—speednumericalcontrol(CNC) system ，ahighspeedembeddedCNC，basedonARM +DSP+FPGA+MCU ，wasresearchedanddeveloped．Thearchitecturefea— tures，softwareframeworkandcommunicationsmoduleofthisCNC system wereanalyzedmainly．Thesystem issimpleinstructure andhasgoodstability． Keywor~ ：ARM；DSP；FPGA；MCU；EmbeddedCNC system 数控机床高速加工的运动控制是提高加工质量和 性、资源利用充分、系统紧凑、开发和调试方便等明 加工效率的重要手段，在诸多高速加工的相关技术取 显的特点。因此，国内外许多数控系统开发研究人员 得突破的情况下，适应高速加工的CNC控制器的研 对嵌入式技术在数控系统中的应用投入了极大的研究 制成为影响高速加工技术应用的重要课题。与传统的 热情，嵌入式数控技术成为未来数控系统发展的一个 控制器相比，高速加工对 CNC控制器提出新的要求， 崭新方 向 。。为了降低硬件成本，增强稳定性，并 这些要求主要包括高速处理程序段、高速处理控制信 能适应高速高精数控系统的多任务和实时性调度，作 息流、自动平滑加减速 、强大工况监控能力、高速通 者开发了一种基于 “ARM+DSP+FPGA+MCU”结构 信能力、高可靠性和安全性等方面…。目前在数控系 的嵌入式数控系统。该系统能够满足高速加工对CNC 统领域主要有两种实现模式。第一种是基于通用 Pc 控制器提出新的要求，而且结构轻便，适用性强。 机+运动控制卡的模式。使用这种数控技术的Pc机 1 总体结构设计 价格昂贵、系统资源与需求不匹配、操作系统不适合 1．1 硬件结构设计 实时控制、可靠性低、系统核心软硬件不具有 自主知 基于 “ARM+DSP+FPGA+MCU”结构 的嵌入 识产权等问题，所以很难适用于中低档高速数控系