嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟硬件體系結(jié)構(gòu)介紹
嵌入式技術(shù)和數(shù)控技術(shù)結(jié)合起來產(chǎn)生了很多理論和應(yīng)用成果。但是,隨著機(jī)床加工零件復(fù)雜程度越來越大,建立嵌入式數(shù)控系統(tǒng)一致的體系架構(gòu)越來越迫切。沒有體系結(jié)構(gòu)提供通用的方法指導(dǎo),將各式各樣的軟硬件模塊集成到數(shù)控系統(tǒng)中將是非常繁重且容易出錯(cuò)的工作。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/148670.htm嵌入式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)就是要為各個(gè)模塊提供集成規(guī)則和接口規(guī)范,通過這些集成規(guī)則和接口規(guī)范,不同的開發(fā)者能夠構(gòu)建出通用的模塊。利用通用的模塊和通用的集成規(guī)則,可以構(gòu)建不同的嵌入式數(shù)控系統(tǒng),由數(shù)控系統(tǒng)集成到工控站,由工控站再到工控網(wǎng)絡(luò)乃至更復(fù)雜的系統(tǒng)。嵌入式數(shù)控體系結(jié)構(gòu)能夠提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性、安全性和開放性。
本文研究了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu),并結(jié)合所做工作,介紹了這種體系結(jié)構(gòu)的一種實(shí)例。
1 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)
嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)
嵌入式數(shù)控系統(tǒng)必須包含一個(gè)可編程計(jì)算部件,也可以包含多個(gè),構(gòu)成多CPU系統(tǒng)。嵌入式處理器或控制器種類很多,比較常用的有ARM、嵌入式X86、MCU等,處理器是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)算和控制中心,它的架構(gòu)越來越趨向于采用RISC指令集Harvard架構(gòu)??删幊逃?jì)算部件,若干年前還是單指處理器或微控制器,而現(xiàn)在卻增加了如FPGA等其它可編程計(jì)算資源。
數(shù)控系統(tǒng)要和操作人員交互,必須有一個(gè)顯示硬件,可以是CRT顯示器,但是一般嵌入式處理器中集成LCD控制器,它提供與DSTN(Dual-Layer Super Twist Nematic,雙掃描扭曲向列液晶屏)或TFT(Thin Film Transistor,薄膜晶體管液晶屏)顯示器的接口,通過這個(gè)接口可以直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏。
隨著USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備使用的推廣,平臺(tái)通過USB主控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)USB設(shè)備的支持和控制。處理器中也可能集成了USB客戶端控制器,方便實(shí)現(xiàn)USB客戶端接口,一般通過這個(gè)接口進(jìn)行上位機(jī)與平臺(tái)間的應(yīng)用軟件調(diào)試。
串口用來實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)通信,在有些伺服驅(qū)動(dòng)裝置中也提供串口連接,因此,也可以通過串口與驅(qū)動(dòng)連接。
外部存儲(chǔ)器總線接口支持各種外部存儲(chǔ)器:SDRAM、RAM和閃存儲(chǔ)器,內(nèi)存一般選用SDRAM,閃存是一類非易失性存儲(chǔ)器,在電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息,這里用來存儲(chǔ)數(shù)控系統(tǒng)程序及配制數(shù)據(jù)。
進(jìn)給軸接口是數(shù)控系統(tǒng)和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的橋梁。就現(xiàn)階段經(jīng)常使用的伺服控制系統(tǒng)而言,進(jìn)給控制接口一般有串行式接口、脈沖式接口、模擬式接口等等。
主軸控制接口連接數(shù)控系統(tǒng)與主軸驅(qū)動(dòng)單元,它包含兩個(gè)部分:主軸速度控制輸出和主軸編碼器輸入。
在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)集成的PLC屬于內(nèi)置式,它有設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn),主要完成主軸轉(zhuǎn)速的S代碼、刀具功能的T代碼以及控制主軸正反轉(zhuǎn)與啟停、主軸換檔、冷卻液開關(guān)、卡盤松緊等M代碼。
傳感器接口用來檢測機(jī)床位置信息,實(shí)現(xiàn)各種控制算法的計(jì)算輸入。
現(xiàn)代制造工程的發(fā)展要求數(shù)控系統(tǒng)間應(yīng)該能夠通過網(wǎng)絡(luò)互連,傳遞命令和數(shù)據(jù)信息,并行完成數(shù)控任務(wù)。因此加入以太網(wǎng)模塊,以便在需要時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。
上述各功能模塊通過標(biāo)準(zhǔn)總線連接,實(shí)行統(tǒng)一的總線接口規(guī)范。該體系結(jié)構(gòu)中有些功能模塊不是每一個(gè)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)都必須的,可根據(jù)具體要求裁減。
2 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)
嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示:
圖2嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)晶體管相關(guān)文章:晶體管工作原理
晶體管相關(guān)文章:晶體管原理
評(píng)論