基于ARM設計的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)方案

3 軟件設計

31人機交互與G代碼解釋

人機交互界面如圖3所示。陔界面是用QT／Embedded嵌人式罔形庫設計的。QTEmbedded 是由-rroll—tech公司的嵌入式GUI開發(fā)T具，控件豐富，并且支持虛擬幀緩沖。通過該界面可以實現(xiàn)編輯G代碼，語法檢查、預覽加1 軌跡、與下位機通信等功能。

G代碼解釋的原理如同4所示。程序中定義了兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PreGCode和GCode分別用來保存語法檢查后的中間結(jié)果和數(shù)據(jù)分析后生成的G代碼類型、節(jié)點坐標、圓弧半徑等數(shù)據(jù)，供仿真和加工使用。

3．2CAN通信

本系統(tǒng)使用CAN控制器MCP2510完成CAN總線幀的發(fā)送和接收任務。通信數(shù)據(jù)分為命令幀和數(shù)據(jù)幀兩種。通信協(xié)議利用了CAN總線的29位擴展標識符保存了一些協(xié)議中必要的信息，如表1所示。由于CAN支持多主機和多從機模式，所以為源設備和目的設備地址分配了ID，以區(qū)分數(shù)據(jù)的來源和目的地。數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)量較大，必須分批傳送，所以標識符里還包含了數(shù)據(jù)包分組號，用來排序。

系統(tǒng)使用中斷模式傳輸數(shù)據(jù)，共開啟4項中斷，分別為錯誤消極中斷、錯誤報警中斷以及發(fā)送中斷和接收中斷。如果為前兩種中斷，程序?qū)臀籑CP2510芯片。如果為發(fā)送中斷，則表示發(fā)送完畢，程序?qū)⒅梦话l(fā)送中斷標志位以通知主程序。如果為接收中斷，程序?qū)z查標識符的ID28一ID21，判斷該幀的類型，然后根據(jù)幀的類型分別進行處理。

3．3插補算法

SM5004芯片是斯邁迪公司的一款高性能運動控制FPGA芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)4軸聯(lián)動，驅(qū)動脈沖頻率高達5MPPS，插補精度高達0．5I SB，單次輸出脈沖數(shù)高達2G，支持4種插補模式：直線插補、圓弧插補、連續(xù)插補和位模式插補。

對于直線和圓弧，SM5004有自己的插補算法，只要提供終點坐標、速度等插補所需的參數(shù)，SM5004就能自動完成插補。

位模式插補是把高位CPU計算的插補數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的方式接收后，以指定的驅(qū)動速度連續(xù)輸出插補脈沖。位模式插補的原理是在每個寄存器上2軸或3軸的+／一方向驅(qū)動脈沖設定為1位1脈沖，輸出驅(qū)動脈沖時設定為1，不輸出脈沖時設定為0。位模式插補提供了一種靈活的插補機制，用戶可以自己編寫直線、圓弧、樣條曲線、函數(shù)曲線等各種曲線的插補算法。程序使用數(shù)字積分的方法實現(xiàn)了直線和二次曲線的插補。數(shù)字積分插補(又稱DDA插補)的原理如圖5所示。通過將積分區(qū)間[a，b]分割成足夠小的區(qū)間△f，將函數(shù)y=f（t)的積分運算變?yōu)樽兞康那蠛瓦\算，即

數(shù)字運算時，At一般取最小單位“1”，即一個脈沖當量，則：