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基于ARM微处理器的嵌入式数控系统.doc

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测控技术概论 (大作业) 一 综述 分数 阅卷人 1 写作能力 2 排版规范性 3 参考文献规范性 二 课后体会 三 奇思妙想 四 换位思考 总 分 学期: 2011-2012-1学期 学院: 自动化工程学院 专业: 测控技术与仪器 班级: 测控102班 姓名: 王杰 学号: 1007250234 提交日期: 2011年10月10日 一、综述 题目:基于ARM 微处理器的嵌入式数控系统 学生姓名:王杰 摘要:ARM 是一种高性能、低功耗的微处理器。采用ARM 开发机床数控系统可以降低硬件成本、提高系 统集成度、增强稳定性,它相对于PC平台具有更多的优势。因此,采用ARM 为硬件平台开发数控 系统是一个不错的选择。Ma sterCAM 后置处理文件PST文件的高级编程方法。给出了PST文件的语法特点,在此 基础上,针对Ma sterCAM 二维轮廓加工方式的后置处理中的缺陷,修改了相应的后置处理算法。实践证明,该方法正确有效。 关键词:ARM 嵌入式数控系统 MasterCAM生成数控程序 引言:目前,ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高打印机、数字照相机和数字摄像机等。这些成功的运用为将数控系统软件移植到ARM9微处理器奠定了良好的基础。 1 基于ARM 微处理器嵌入式数控系统的硬件结构 目前,世界上的ARM9系列微处理器有许多种品牌,现以三星公司的ARM9处理器SBC - 2410芯片为例进行说明。SBC - 2410使用ARM920T核,内部带有全性能的MMU (内存处理单元) ,它适用于设计工控产品和移动手持设备类产品,具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性。基于SBC - 2410芯片本身的各种特点,主板采用6层板设计,该SBC - 2410主板在尽可能小的板面上(120 mm ×90 mm ) 集成了64M SDRAM、64M NandFlash、1M Boot Flash、RJ - 45网卡、音频输入与输出、USB Host、USB slave、标准串口、SD卡插座、用户按键和一些用户灯等设备接口,并且使用210 mm插针槽引出CPU的大部分信号引脚,可以作为嵌入式电脑系统的一个主板模块,非常适合于数控系产品的原型设计。系统硬件结构如图1所示,对用原理图名称如表1所示。 表1 对用原理图名称表 序号 对用原理图名称 说明 1 RJ45 10 M以太网接口 2 COM1 RS232串口1 3 COM1 - 3 CPU直接引出的COM1, 2, 3 4 BOOT SEL 启动ROM选择 5 USB DEV ICE USB从设备 6 USB HOST USB主设备 7 CN1 + 5 V电源插座(内正外负) 8 RESET 复位按钮(位于侧面) 9 BUS CTRL 总线控制信号等 10 BUS CON 系统总线(16位数据, 25位地址) 11 KEYBOARD 键盘接口 12 JTAG JTAG接口 13 CON - LCD LCD接口 14 J27 3. 3 V /5 V LCD电源选择跳线 15 SD Card SD卡插座 16 CON - GPIO 通用IO口,AD输入口等 17 BAT1 时钟备份电池插座 18 CON - MIC 单声道音频输入插座 19 CON - PHONE 双声道音频输出插座 20 S600 电源开关 从上可以看出,基于SBC - 2410的嵌入式主板具有系统总线、USB、以太网等丰富的功能,相当于一块工业控制计算机主板,但硬件成本却很低,硬件组成结构更简单,性能更可靠。并且,利用SBC - 2410芯片本身的I/O口即可完成数控系统的输入输出控制,无需设计I/O接口板,如需更多的I/O点,可以通过SBC - 2410的扩展总线实现更多的I/O控制。利用SBC - 2410的5个PWM脉宽调制定时器就可以实现对5个坐标轴的控制,不需要另外选用DSP和FPGA制作运动控制板,极大地简化了硬件结构,降低了硬件成本。2 基于ARM 微处理器嵌入式数控系统的软件架构在软件上,选用韩国mizi公司所公布的免费嵌入式Arm - L inux操作系统,基于该平台及其开发工具包,编写和移植丰富的现有软件,如文本编辑器、Web服务器、Ftp /Telnet服务器等。利用L inux操作系统提供的强大功能,可以轻松地实现USB、网络接口等功能。同时,使用L inux操作系统的驱动程序模型,编写I/O控制和运动控制驱动程序。利用SBC - 2410芯片的RTC功能来实现实时控制。整个系统软件架构如图2所示:数控系统的图形界面处于应用程序层,而专门为数控系
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