论文部分内容阅读
开放式数控系统是当今数控技术领域研究的热点，嵌入式数控系统是一种新型的开放式数控系统。通过阅读大量国内外相关文献，吸收其中先进理论思想与技术，本文提出了基于嵌入式平台的嵌入式三轴数控系统的设计方案。设计了基于意法半导体Cortex-M3芯片STM32F103ZE和NPM公司的专用运动控制芯片PCL6045B，以及μC/OS-Ⅱ操作系统的嵌入式三轴数控系统。该数控系统将G代码解释、插补、位置设置、速度设置等数控系统的主要功能任务模块化，从而有效解决了数控系统可靠性、实时性的问题。本文的主要研究内容和结果如下：1、阐述嵌入式三轴数控系统需要实现的功能以及要求，介绍了微处理器STM32F103ZE以及运动控制专用芯片PCL6045B，并提出系统的总体结构与设计方案。2、介绍系统的硬件设计，包括FSMC静态存储控制器、STM32F103ZE与PCL6045B的总线连接方式，以及电源模块、通信接口模块、总线模块等。3、编写系统API函数库， PCL6045B芯片的数控功能都是通过配置相应寄存器实现的，系统将这些寄存器操作封装成对应的函数，形成API函数库，这些库函数用于对数控系统的操作，包括基本设置、速度控制、加速度控制等函数。4、设计一种数控加工程序G代码解释算法，设计一个与数控加工程序相对应的数据结构体，存储G代码信息，并将其作为中间代码存入数据缓冲区，完成了G代码解释模块的软件实现。5、移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统于本嵌入式三轴数控系统，并依据数控系统的功能设计了任务模块，实现诸如串口通信任务、速度控制任务、G代码解释任务等的设计，最后设计了任务调度算法对这些任务进行调度。6、对系统进行了功能测试，包括电路测试、寄存器读写测试、匀速运动测试、直线插补测试和G代码解释模块测试等。