基于Linux的嵌入式數控系統底層軟件設計.pdf

1、數控系統是一個復雜的控制系統，特別對于高端的數控系統，它不僅僅要求數控機床具有高加工精度、高可靠性和對復雜曲線的計算能力，而且也要求能給用戶提供人性化的操作界面，因此，數控系統是一個計算機科學和機電系統相結合的復合體。 本研究課題以北京航空航天大學為廣州數控設備有限公司研發的五軸數控系統作實踐平臺，本論文以該五軸數控系統為出發點，研究基于Linux的嵌入式數控系統底層軟件設計。該數控系統采用 ARM+FPGA+DSP+Linux

2、 嵌入式體系架構，在ARM平臺上，移植了LinuX操作系統，采用MiniGUI 提供人機交互界面。 在嵌入式數控系統中，底層軟件起著承上啟下的作用，是下層硬件電路和上層應用程序(如：插補、譯碼等)之間的紐帶，底層軟件的方案關系到電路的設計方法，其方案的優劣，又關系到上層應用程序的穩定性和執行效率，因此底層軟件在整個系統中有著重要的地位。本文從以下四個方面闡述該數控系統底層軟件的設計。 一、數控系統是一個多任務和強實時性并

3、存的系統，在目前的數控系統中，對此問題的解決方案主要有RTLinuX操作系統和Linux+DSP 兩種。本文從內存管理、進程調度等方面深入分析了LinuX和RTLinux的優劣，論述了Linux+DSP方案的可行性，并詳細闡述了強實時性和弱實時性模塊的劃分方法。 二、為了使弱實時性模塊和強實時性模塊能分別在ARM和DSP上協調運行，本文分析了DSP HPI和ARM的硬件接口，根據DSP HPI的訪問時序，設計出ARM和DSP的軟

4、件通訊方案。 三、為了給用戶提供良好的人機交互界面，在Linux系統中移植了MiniGUI作圖形界面。本文分析了MiniGUI與硬件的接口原理，從人機接口硬件設計出發，闡述了MiniGUI的移植，以及相應的Linux 底層驅動的實現方法。 四、FPGA 是 ARM、DSP 與伺服驅動器之間的橋梁，本文詳盡論述了FPGA控制邏輯的實現，通過FPGA，實現ARM和DSP對伺服驅動器等進行閉環控制。 本文所論述的ARM