卜伶俐

目前由于科學技術的快速發(fā)展使制造業(yè)及機械加工業(yè)中各類設備機械也得到了快速的發(fā)展，目前在機床應用中其數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)及設計都得到了極大的進步。在機械加工制造業(yè)中進行數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與設計主要是為了提高機械自動化水平，通過控制程序來實現(xiàn)標準化、智能化作業(yè)。雖然數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)與設計已經(jīng)得到了不錯的發(fā)展，但是在實際應用中其仍然存有一定的局限，為此以下則對嵌入式技術在數(shù)控系統(tǒng)中應用的特點及優(yōu)勢進行分析，探討其在實際中的應用價值。

【關鍵詞】嵌入式技術 數(shù)控系統(tǒng) 開發(fā)設計

在機械加工制造業(yè)中，一些復雜的、精度要求高、質(zhì)量要求高的產(chǎn)品零件必須要由高精機械設備來進行加工，為了保證這些產(chǎn)品的質(zhì)量用來加工的設備必須要由計算機數(shù)控系統(tǒng)來進行加工控制。但是在數(shù)控系統(tǒng)（CNC）應用中存在的一個問題就是不同生產(chǎn)廠家所開發(fā)出的CNC之間無法兼容，雖然此問題并不影響產(chǎn)品的生產(chǎn)及設備的單獨使用，但是在通訊傳輸上存在的缺陷限制了數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)合應用的性能，并不利于加工生產(chǎn)的多種需求。

1 數(shù)控系統(tǒng)的特點

數(shù)字控制（Numericcontrol，簡稱NC）是隨著我國計算機技術變革，以微處理器發(fā)展為核心，形成的基于微型或小型計算機應用的數(shù)控系統(tǒng)，又稱為計算機數(shù)字控制系統(tǒng)（Computernumericcontrol，簡稱CNC）。數(shù)控系統(tǒng)的一般工作原理是，將錄入的零件加工信息進行數(shù)字化指令的轉(zhuǎn)換，根據(jù)保存的數(shù)字化指令對加機床下達工作的命令，車床完成對零件的加工。上世紀80年代起，由于數(shù)位微處理器的發(fā)展迅速，也大大提高了PC端在人機交互、數(shù)據(jù)的計算和處理方面的速度。而我國在目前的情況來看，基于PC的開放式數(shù)控技術，不僅在技術層面得到了發(fā)展，在多樣化領域中（如PC+NC二者相互嵌入的模式，NC中繼承PC全軟件的結(jié)構等）發(fā)展都十分迅速。

盡管在現(xiàn)代社會中不論PC還是NC都得到了迅速的發(fā)展，但是不能否認，在進行制造方面，兩者的結(jié)構還都比較復雜，制造成本也較為昂貴，因此并不能滿足大規(guī)?？刂频膽眯枨?。而在其他方面如NC中硬件系統(tǒng)功能的操作性等方面也有待加強。目前網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡化的數(shù)字控制系統(tǒng)技術也在逐漸成為未來數(shù)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

2 嵌入式技術

將控制程序存儲在只讀內(nèi)存（Read-OnlyMemory，簡稱ROM）中，用來作為相關設備中控制系統(tǒng)的一部分，這種技術就被稱之為嵌入式技術。雖然看起來嵌入式技術十分復雜，但是事實上，我們身邊很多設備例如手機、電子手表、攝影機等設備都應用了一定程度的嵌入式技術。有些嵌入式技術構成的系統(tǒng)中不僅包含了控制指令，甚至本身這些嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）之中就帶有不同程度的操作系統(tǒng)。盡管嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)具備整體攜帶操作系統(tǒng)的功能，但是操作中處于某些限制和不同方面的考慮，主要還是應用單個程序來完成控制。作為目前在控制、操作系統(tǒng)等領域應用最為廣泛的技術，嵌入式技術可以通過嵌入式微型或小型處理器、嵌入式的控制指令或者系統(tǒng)、相應的硬件以及使用指令或系統(tǒng)的應用程序這幾部分組成。將嵌入式技術應用在數(shù)控技術中，不僅能夠更大程度地發(fā)揮出嵌入式技術的優(yōu)勢，解決數(shù)控技術中存在的問題，同時也能夠使嵌入式技術和數(shù)控技術都能得到更大程度的開發(fā)，得到性價比更高的嵌入式技術和擴大應用嵌入式技術的數(shù)控技術的開放性。

3 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)總體結(jié)構設計

一個專用系統(tǒng)在開發(fā)時其過程主要是以下幾個步驟：

（1）要先對嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的需求進行分析，找出需要解決問題的用戶；

（2）對原理圖和PCB等數(shù)控硬件進行設計，確定硬件能否正常工作；

（3）調(diào)試軟件，其中包括處理器的初始化、中斷、外設等這些都需要自己進行編程序控制。

嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā)過程相比有很大的優(yōu)勢。如果我們有了一個嵌入式系統(tǒng)，它基本的處理器和核心電路是固定的，操作系統(tǒng)是移植好的。做產(chǎn)品，所需要做的工作就是根據(jù)用戶需求，看看是否需要添加外設，然后編寫所添加外設的驅(qū)動程序，最后就是編寫應用程序。流程圖如圖1所示?？梢钥闯?，如果使用一個成熟的嵌入式系統(tǒng)，則會避免重復勞動，縮短開發(fā)周期。這就是嵌入式系統(tǒng)設計的價值所在。

4 數(shù)控系統(tǒng)中嵌入式技術的應用設計

通常情況下進行系統(tǒng)設計的方式可以作為嵌入式技術設計的參照而進行。第一是分析用戶的需求，以用戶的使用方式和設計內(nèi)容的應用范圍為基礎，進行用戶需求的分析；第二是根據(jù)分析出的用戶應用方式進行一定的硬件設備選擇和處理器的選型；第三是對硬件的設計與調(diào)試以及原理圖的改動與應用，了解硬件進行工作的情況；最后是對整套軟件控制系統(tǒng)的調(diào)試，在將軟件接入控制設備中，確定軟件是否能對設備進行正?？刂?，是否能進行符合工作的指令下達，在進行控制的過程中是否存在，處理相關問題后再次運行系統(tǒng)確定整個系統(tǒng)能夠滿足正常生產(chǎn)工作的使用。而嵌入式技術的應用設計與一般系統(tǒng)設計也有一定區(qū)別，嵌入式系統(tǒng)可以是應用于已經(jīng)成型的處理器和相關設備中，只需要添加相應的程序在其中，省去了關于處理器方面的工作時間和工作任務量，還能給用戶提供更穩(wěn)定的處理功能，同時處理器的不斷發(fā)展也能夠帶動嵌入式數(shù)字控制技術的發(fā)展。

5 嵌入式技術數(shù)控系統(tǒng)應用開發(fā)中的硬件設計

數(shù)控系統(tǒng)中的嵌入式技術通常使用的硬件結(jié)構為ARM+DSP雙CPU結(jié)構，ARM通常使用32位RISC芯片，S3C2410，DPS通常使用32位高性能的MCX314As運動控制類的專用芯片。為了方便開發(fā)，可采用相關的S3C2410微處理器的SBC-2410X開發(fā)板為主要的控制板，在精簡的版面中（大約為120mmx×90mm）集成了64MSDRAM，64MNandFlash、IMBootFlashe、RJ-45網(wǎng)卡、輸入以及輸出、音頻、用戶按鍵和指示燈、SD卡插座、USBHost等設備接口?？墒褂?.0mm插針槽將CPU的信息導出，使其與PC及以及相關的外圍系統(tǒng)進行通訊，能夠適應產(chǎn)品以及項目的原型。設計運用了MCX314As運用控制芯片的運動控制板，這種控制板能夠相對復雜的運動控制。

參考文獻

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作者單位

哈爾濱遠東理工學院 黑龍江省哈爾濱市 150025