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文章编号：１００６—３２６９（２００６）０２—０００５—０４

基于嵌入式平台数控系统的研究与设计

李超彪，王兴松

东南大学机械工程学院，南京（２１００９６）

摘要：提出一种以嵌入式ＣＰＵ（ＬＰ２１ＸＸ）及运动种基于嵌入式软硬件平台的数控系统设计．

一

控制器为数控系统硬件平台，以嵌入式工业总线ＰＣ１０４为

１系统硬件设计方案

系统总线，以嵌入式实时系统（ＲＴ０Ｓ）ｔ￣ＣＯＳ－Ⅱ为操作系统

平台的数控系统。该数控系统在保证良好的实时性、稳定１．１总体方案

性，满足高精加工要求的同时，具有良好的开放性、人机界面为了使数控系统能够具备良好的开放性，适应

与网络支持。

不同控制对象需求，系统硬件采用支持ＰＣ１０４总线

关键词：数控系统；实时系统；运动控制器

的模块化设计．图１为本数控系统硬件系统结构简

中图分类号：ＴＰ２７３．５文献标识码：Ａ

图．ＰＣ１０４总线信号定义与ＩＳＡ总线兼容，具有标

准化、体积小、功耗低、系统开放、稳定性好的优点，

现代数控机床控制系统要求具有高速运算、快

在工业控制系统中被广泛采用．

速插补、多轴联动、高精度定位、伺服控制等能力。

目前数控系统主要分为基于ＰＣ机模式的开放型数

控系统和非ＰＣ模式的专业数控．基于ＰＣ机模式开

发的数控系统主要基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统，由于

Ｗｉｎｄｏｗｓ系统不是为工业控制而设计的实时系统，

此类数控系统虽然具有良好的开放性与人机界面，

但却难以保证数控系统的实时性、稳定性及高速、高

精度控制．由于运算能力差、并行处理能力弱、功能图１嵌入式数控系统硬件实现结构简图

少，利用单片机来完成运动控制的系统已不能满足传统的数控系统将运动控制、人机通讯等功能

加工的要求．随着ＬＳＩ技术与软件技术的不断发均在同一片主控ＣＰＵ中实现．随着数控技术的发

展，非ＰＣ模式的数控系统已从简单的基于单片机展，尤其对高精加工系统，这种结构由于其实时性与

的数控系统发展到以嵌入式软硬件为平台的专业数处理能力得不到充分保证而远远不能满足需求．进

控系统．与过去的非ＰＣ模式数控系统相比，基于嵌入２Ｏ世纪９Ｏ年代以来，面向开放式设计已成为数

入式软硬件技术的数控系统在具备优秀的实时性与控技术发展的主要特征，目的是大幅度降低系统开

稳定性、满足高精加工的同时也具备了良好的开放发、构造与维护费用．随着ＤＳＰ、可编程逻辑器件与

性与人机界面＿ｌ１］．国内目前已有不少单位采用实时ＥＤＡ等器件与设计手段的进步，将数控系统的核心

系统开发数控系统并取得了不少成果．本文提出了运动控制功能模块化、集成化已成为开放式数控的

特征之一．运动控制的实现不再由主控板负责，而由