嵌入式经济型数控系统软件设计提升设备

嵌入式经济型数控系统软件设计

嵌入式经济型数控系统软件设计 2012年08月09日 数控系统的软件，是数控系统的重要组成部分，在数控系统的软件开发中，主要任务是操作系统、MCX3 14As驱动程序及应用软件的设计与开发。 1实时操作系统的设计 本数控系统选用Linux作为其操作系统，因为linux具有运行可靠、源代码开放、支持多任务等优点，而且Linux具有模块化的结构，这样可以根据不同的使用场合，对其进行裁剪和定制。然而，Linux是一种分时操作系统，可以满足数控系统多任务的要求，但其实时性不能满足数控系统硬实时性的要求。为此，对Linux操作系统进行了实时化改造。 通过Linux的实时内核补丁Xenomai，在硬件平台上增加一个硬实时内核，将Linux内核当作Xenomai的优先级最低的任务执行，这样Linux内核的任务，可以被其他的高优先级的任务抢占CPU，从而保证运动控制的实时性。该抢占机制使得其响应速度特别快。在ARM平上Xenomai的中断响应时间，在内核态不会超过45U S，在用户态中断响应时间也在700 S以下刚，因此能够满足数控系统硬实时性的要求。 这样，操作系统被分成了2个区域：非实时域和实时域，非实时域建立在普通Linux内核基础上，而实时域建立在实时内核基础之上。 数控系统的任务分为两类：一类为实时任务，例如设备急停、故障检测等，它们由实时内核负责完成：另一类为非实时任务，如工信息显示、加工信息译码等，它们由普通Linux内核来处理。两个内核之间，可以通过管道、共享内存等方式相互通信，共同完成数控系统实时和多任务的要求。 2 MCX3 14As驱动程序设计 驱动程序是上层应用程序操作外部设备的一个桥梁，MCX3 14As驱动程序主要是由驱动程序的入口函数、出口函数、设备结构体以及file—operations结构体这4部分纵成。其中，入口函数完成设备的注册、中断资源的申请和初始化工作：出口函数完成设备的注销和中断资源的释放：file—operations结构体完成设备打开、读、写、I／O控制、释放等函数等初始化。MCX314As驱动程序可以编译成模块，动态加载到Linux系统中。应用程序对MCX3 14As设备文件的读写操作，实际上就是对MCX314As芯片相应寄存器的读写操作，进而完成一系列数控操作。 3应用软件设计 应用程序主要包括人机交互界而、数控加工代码译码、刀具补偿、加工控制和刀具信息数据库等模块。通过人机交互模块，可以新建加工文件，编辑加工程序，然后通过译码和刀补模块将加工程序转化为对MCX3 14As的操作信息，最后通过加工控制模块来控制MCX314As的工作。 将功能强大的应用程序开发框架Qt4／Embedded用于数控系统应用软件开发，Qt4／Embedded完伞而向对象，与C语言具有良好的兼容性，因此可以将应用程序中的每一功能模块封装为一个类，便于开发。图4为开发的数控系统的实物图。

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