上海大学硕士学位论文基于嵌入式系统的开放式多轴数控系统研究姓名：周剑锋申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：张国贤20080101摘要关键词：多轴联动，数控系统，嵌入式系统，ARM，I_tc／os．II，FPGA计算机技术、控制理论等多学科知识。运动控制器是数控系统中实现多轴联动系统大多基于PC平台，依靠PC机实现复杂的控制算法，相对于PC平台的研究模式而言，采用嵌入式体系结构设计开放式数控系统，是一个全新的尝试。本文以此为目标进行了研究，建立了一种适用于数控系统的高性能、低成本、通用化嵌入式运动控制器的软、硬件平台，并制作了实物样机。整个课题主要件设计了虚拟样机，最终确定了以柱面坐标系为参考坐标系的三轴联动系统为本课题机械样机方案，并加工了实物样机。提出了基于虚拟长轴的DDA数字积分插补算法，并结合本课题样机方案，提然后，规划了运动控制器的硬件体系，提出了基于ARM7系列芯片执行机构采用步进电机，构成开环控制系统。入式实时操作系统∥c／os一11，在此基础上实现了与PC的USB数据传输、与多轴联动数控系统是典型的机电一体化系统，涵盖了机械制造、电子电气、的核心部件，它的性能是否优异是衡量整个系统性能的重要指标。当前，数控做了以下几方面工作。首先，提出并比较了几种数控系统机械样机方案，运用计算机三维建模软其次，深入分析了DDA数字积分插补算法在多轴联动数控系统中的应用，出了在柱面坐标系下采用纬线方式或经线方式实现空间曲面的插补算法。S3C44BOX和FPGA芯片EPlC6的通用多轴联动嵌入式运动控制器硬件方案。最后，针对硬件平台，设计了运动控制器的软件，在ARM平台移植了嵌FPGA的总线通信以及液晶显示等任务。应用VerilogHDL硬件描述语言设计FPGA内部功能模块，将软件算法在硬件平台加以实现。整个系统结构小巧、精度高、低成本、通用性好，为小型数控系统提供了解决方案。上海大学硕士学位论文ValgorithmnumericalABSTI认CTsystemsystem．system，embedperformance．Nowadays，Iotslli曲performance，lowout．Theplatform，then．someTheperformance．Itdesigned．Steppingandcontrollercontrolbasedgeneralembeddedusedconsiderationusescoordinatebecomesdiscussed．TheoptimizedplannedARM7componentcomposescomposed．I_tC／OS-IIreplantedARMtasksdesignedtransmission,FPGAcommunicationlanguageplanCancostKeywords：multiaxle，numericalsystem,DDA，ARM，multiaxlemotiontypicalmechatronicsmanymodernasmechanics，electronics。computercybernetics．啊1edominatesinperformancefactortheembedmainaimthesisestablishhardwareachievesFirstly,somemechanicalofsamplemachinesoftware．Afterwhichmade．Secondly,thedeeplyarithmeticintroducedlater．Asconcerned，thelongitudelatitudemethodspacialinterpolationproposed．architectureMCUmotorlast,thesoRwaretimeareplatform，themodule．resultindicates上海大学硕士学位论文isinvolvestechnologysuchscienceusuallysysternitsevaluatewholesysternsdevelopedPCplatfowin，butitnewapproachdevelopT11ethiskiridsoftwareplatfonnrealizephysicalsystern．Tllissomebellows．CADcylinderfinalpreceptanalysisprincipleDDAapplicationvirtuallongaxisfarsurfaceThirdly,theS3C44BOXFPGAchipEP1C6executionopenloopAtrealoperationR