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优秀毕业论文 精品参考文献资料 Master’s Thesis of Shanghai Jiao Tong University Design of ARMDSP Embedded Numerical Controller for Mini-cutter Department: Electrical Engineering Major: Power Electronics Electrical Drive Author: Wu Lei Supervisor: Tang Houjun Shanghai Jiao Tong University January 2009 I ARM+DSP 平台的小型切割机嵌入式系统设计 摘 要 数控切割机是大型船厂、机械制造和钢结构企业的主要加工生产设 备。目前在数控切割领域，产品研发长期以来一直偏向于大型数控切割 系统的研发，在小型、经济型应用场合缺少低成本的自动化生产设备。 因此，开发应用于中小型钢板切割机的数字控制器是当前数控领域一个 新的热点和具有理论、实践意义的研究方向。 本文基于 ARM 与 DSP，设计了小型数控切割机的嵌入式控制器。实 现了对以步进电机为执行器的切割机床的加工运动控制，覆盖了基于工 控机与运动控制卡的大型数控切割系统的主要功能，很好地解决了小型 切割机的数字化控制问题。本课题做了以下几个方面的研究和开发工作： 一、针对小型数控切割机体积小、成本低的要求，开发了基于 ARM 与 DSP 的控制器硬件，成本仅为大型数控系统的 1/5 至 1/10，功能达到 设计目标。 二、设计了具备图形液晶、PS/2 键盘和 USB 等友好接口的完善用户 接口体系，能够通过 U 盘读入加工代码、通过通用键盘输入指令并在液 晶上跟踪显示加工图形。汉字提示和图形界面直观易学，有效降低了小 型数控切割机的操作复杂程度。 II 三、由于加工工艺复杂，在 ARM 上移植并应用了嵌入式操作系统， 创建多任务并使用消息响应机制管理各个界面的切换和操作。同时移植 并应用了嵌入式 GUI，将字符、汉字、图形纳入统一的 API 体系中，软 件结构清晰、效率较高。 四、采用一种高效的运动插补算法。将数字增量算法改进引入到以 步进电机作为执行器的开环控制系统中，保证在插补过程中移动部件的 运动路径与插补轮廓之间的误差始终保持在一个脉冲当量之内。为了实 现人机接口和控制指令的传输，设计并实现了 DSP 与上位机 ARM 之间 的数据通讯。 本文开发???小型数控切割机控制器已经做出了实物原型，目前正在 切割机生产厂进行性能测试。已完成的测试结果表明，系统控制精度高， 界面和功能完善，运行稳定可靠，能够满足切割机的自动控制要求。 关键词：数控切割机，ARM，嵌入式系统，多任务，消息管理，DSP  PAGE 6 DESIGN OF ARM DSP EMBEDDED NUMERICAL CONTROLLER FOR MINI-CUTTER ABSTRACT Automatic cutter is one of the most commonly-used automatic devices in shipyard and other machine manufacturing corporations. But the development of low cost mini numerical control cutter is dropped long behind that of large size machines in numerical manufacturing field. The research and development on numerical controller for mini cutter is one of hot topics and the most significant applications lately. Based on ARM and DSP, the article developed a numerical controller for mini cutter which performs well on movement control and covers most of the main functions of PC-based controllers. The following work has been done during the development: The controllers hardware has been developed based on ARM and DSP, which is abo