论文部分内容阅读
随着制造工艺的快速发展,嵌入式技术自上世纪末以来得到了飞速发展。嵌入式系统在通信设备、智能检测、航空航天、消费电子等诸多方面得到了广泛应用,在我国国家现代化建设进程中发挥了巨大的推进作用。
嵌入式数控系统是嵌入式技术与制造业的紧密结合,它综合了机械制造、测量技术、自动控制、微电子、计算机等领域的最新成就,使数控机床的加工精度和生产效率得到了极大提高。目前,国内嵌入式数控系统还停留在预研阶段,具有广阔的市场空间。因此,研发具有自主知识产权的嵌入式数控系统势在必行。
一个良好的软硬件平台是嵌入式数控系统的基础。为了保证和满足嵌入式数控系统的实时性和高速、高精、高可靠性的要求,本系统采用的是ARM主控制器+DSP运动控制芯片来进行前后台控制。具体来说,以WinCE5.0作为嵌入式操作系统,Embedded VisualC++4.0作为应用程序开发环境,采用三星公司的ARM处理器S3C2440作为CPU、美国德州仪器公司的TMS320LF2812芯片作为运动控制芯片。通过上述平台,保证了数控系统的高精度、高速度和高可靠性。
本论文共分为六章,以研究数控系统功能模块为主线,从操作系统移植、驱动开发、关键软件技术、电机智能控制等模块入手,实现了嵌入式数控系统的关键技术。
第一章简要介绍了国内外嵌入式数控系统发展和研究的现状,对未来数控系统发展的趋势做了分析与展望,在此基础上介绍了本选题的来源与意义。
第二章介绍了嵌入式数控系统软件和硬件平台。首先对根据市场上主流数控系统的特点,对整个系统进行需求分析;然后介绍了系统的整体框图;在硬件平台的介绍中分析了主干芯片的特性、接口图以及控制方法;在软件平台的设计中完成了嵌入式操作系统的定制、裁剪、移植以及软件开发包的导出。
第三章主要分析了嵌入式数控系统驱动模块的开发。首先介绍了 Windows CE操作系统的两种驱动模型,并结合CPLD芯片的实际特性,选择流设备驱动模型;然后结合嵌入式数控系统实时性和较强异常处理功能的特点,在CPLD芯片驱动中引入中断机制;接着分析了Windows CE中断机制原理;最后结合代码详细说明了CPLD芯片LCMX0640流设备驱动的开发过程。
第四章主要介绍了嵌入式数控系统软件模块的设计。首先在嵌入式操作系统WindowsCE中建立了基于OpenGL ES的三维仿真平台;然后详细分析了嵌入式数控系统图形库的开发过程;接着介绍了软件模块中自动加工三维仿真模块的设计过程;最后介绍了嵌入式数控系统刀具半径补偿算法的实现。
第五章介绍了嵌入式数控系统伺服电机智能控制模块的设计和仿真。首先介绍了盲流伺服电机模型的建立过程;然后介绍了当下主流的三种智能控制算法;最后详细分析了基于模糊控制的直流伺服电机仿真设计,并对仿真结果进行了较详细的分析。
第六章对本论文设计进行了总结,阐述了本论文设计已完成的工作,说明了没有完成和待完善的工作;最后,介绍了本人在整个系统开发中的一点心得与体会。