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亚博APP安全有保障|基于ARM和CPLD的开放式数控系统设计

 


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本文摘要:随着工业自动化技术和数控技术的飞速发展,数控系统的功能获得了很大的拓展。

随着工业自动化技术和数控技术的飞速发展,数控系统的功能获得了很大的拓展。用户对数控系统明确提出可联网、开放性等更高的拒绝。开放性是数控系统未来的发展趋势。开放式数控系统的核心是创建一种对数控系统的软硬件开发商、机床制造商和最终用户都对外开放的体系结构和标准,使数控系统不依赖特定的厂家,超过可网络、可互操作、可重组和可互换的目的[1]。

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基于工业PC的开放式数控系统已获得普遍运用,它需要较慢研发出有独具特色的软件系统,具备较好的人机界面,但资源利用率不低、体积较小、装载不方便。ARM、CPLD和DSP等微处理器的较慢发展,为开放式数控系统的发展获取了新的构建方法[2]。ARM具备较强的事务管理功能,可以运营具备较好人机界面的多线程应用程序,其优势主要反映在程序控制上。

CPLD具备较强的逻辑运算能力,可用作展开插补运算及运动控制等。WindowsCE是嵌入式实时操作系统,其独有体系结构和运行机制使其需要较慢号召外部中断,并调度涉及程序展开处置[3],可以符合数控系统的实时性拒绝。

本文明确提出一种基于ARM9和CPLD的开放式数控系统。该系统中ARM9重制了WindowsCE嵌入式操作系统,通过研发应用程序构建信息输出、运动表明和细挂调补等功能;CPLD构建炼插补和运动控制。整个系统具备结构紧凑、集成度低、可靠性强劲和友好关系嵌入式等特点。

1系统设计1.1系统硬件设计本系统ARM使用SAMSUNG公司的S3C2410,CPLD使用ALTERA公司FLEX6000系列的EPF6016。系统硬件结构如图1右图。S3C2410内部资源非常丰富,可映射WindowsCE操作系统,并展开简单的信息处理。

系统以LCD和触摸屏为嵌入式装置,使用10MB的以太网模块芯片CS8900A,可相连到Internet或局域网。在PC机上分解的CAD文件通过以太网或SD卡输出到处理器中。

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系统使用NANDFLASH存储数据和程序。EPF6016是ALTERA公司为大容量设计获取的一种低成本可编程交织式门阵列,共计16000个能用门、1320个逻辑单元、117个I/O插槽,每个I/O插槽都有独立国家的三态输入使能掌控。

EPF6016接管ARM的插补指令展开炼挂调补,输入掌控信号,并收集编码器的对系统信号和限位电源零点电源的状态信号。本系统将EPF6016必要相连到S3C2410的存储总线上。

S3C2410与EPF6016之间依赖24位数据总线和8位地址总线展开指令和数据的传输,提升了通信效率。S3C2410与EPF6016之间的总线还包括了片中选信号线、读取掌控信号线和中断信号线。

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1.2系统软件研发本系统软件研发还包括WindowsCE应用于程序开发和CPLD程序开发。使用C#语言研发WindowsCE应用程序,使用VHDL语言研发CPLD程序。系统软件结构如图2右图。WindowsCE应用程序是基于多线程的。

应用程序还包括信息输出、译码、运动表明、故障管理、电机启动暂停和插补等功能模块,每个功能模块都是一个独立国家的线程。信息输出、译码所谓动态任务,线程优先级另设为默认值251;故障管理、电机启动暂停是动态非周期性任务,归属于很弱动态任务,线程优先级划为247,即用户态动态级别;插补、运动表明是动态周期性任务,归属于强劲动态任务,线程优先级划为3,即核心态动态级别。CPLD外接40MHz时钟,程序中用于的所有时序皆由该时钟方波而得。本系统使用基于数据采样法的细精两级插补结构,插补周期为8ms,取样周期为4ms。


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