[实用新型]基于ARM技术的嵌入式机床数控系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机电一体化技术中的数控技术领域，具体的讲是一种基于ARM技术的嵌入式机床数控系统。

背景技术

机床数控系统是现代数控机床的控制核心，目前较常见的机床数控系统都是基于工控PC+运动控制卡模式的。基于这种体系结构的数控系统存在着很大的局限性，主要体现在：

1)通用性强，但针对性不够

传统的数控系统都采用目前成熟的通用软硬件计算机系统，这种基于PC架构的计算机系统当时设计时考虑的就是通用性能和兼容性能，不是专门针对数控系统而设计的。这样一来，造成的局面就是过多的耗用了软硬件资源，或为了“照顾”全面而牺牲了局部性能，没有针对数控加工的特殊性进行考虑，而当运用于专门的数控系统时，显得后劲不足。

2)可靠性低，实时性能得不到保证

工控PC硬件采用与台式PC同样的架构，软件采用通用的操作系统。很多对数控系统不需要的硬件电路被采用，增加了硬件系统的复杂性，增加了功耗，降低了系统的稳定性。许多与数控系统无关的软件任务占用了CPU更多的时间，使得实时性能得不到保证。

3)系统复杂，成本过高

工控PC硬件复杂并且生产成本较高，软件成本更高。再加上运动控制卡部分，使得整个系统的软硬件成本得不到控制。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种有别于传统的基于ARM技术的嵌入式机床数控系统，其能够用于数控车床、铣床、加工中心以及各种数控设备，与传统的工控PC软硬件架构相比较，其系统简单，性能稳定，功耗低，成本低廉。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用解决方案为：基于ARM技术的嵌入式机床数控系统，其特征在于：包括有ARM系列核心板、键盘板、显示器和CNC面板，所述的ARM系列核心板采用32位嵌入式微处理器作为主控芯片，主控芯片配置有Nor flash，Nand Flash，SDRAM，主控芯片配置有3个串口，其中一个串口用于与外部PC机相连，另一个串口与键盘板连接，键盘板下连有CNC按键面板，主控芯片通过LCD端口与显示器配置，GPIO口引出主控芯片内9个输出、6个输入I/O接口，主控芯片外围还扩展有10/100M速率的RJ45以太网接口和USB主从接口，软件结构选用经裁减后的Windows CE.net嵌入式实时操作系统和专用数控机床控制软件。

按上述方案，所述的Nor flash容量为1M以上，Nand Flash容量为32M以上，SDRAM容量为32M以上。

按上述方案，所述的ARM系列核心板为ARM7核心板、ARM9核心板、ARM10核心板或ARM11核心板。

按上述方案，所述专用数控机床控制软件，是指运行于嵌入式实时操作系统之上，专门用于控制车床、铣床、加工中心的应用程序，其作用是实现人机界面、G代码编辑、G代码解释、插补运算、软件仿真、向伺服电路发送控制命令、通讯控制的功能。

以下是有关术语的解释ARM：即Advanced RISC Machines Limited，一种嵌入式硬件核心技术；Nor flash即非易失闪存；Nand Flash即非易失闪存；SDRAM即同步动态随机存取存储器；CNC即Computer Numerical Control，计算机数控；GPIO即General PurposeInput/Output，通用输入输出。

本实用新型的优点有如下几点：

(1)完全意义上的嵌入式模式架构。本实用新型采用的是真正的ARM体系的嵌入式硬件和真正的嵌入式实时操作系统，嵌入式技术的引用使得系统在实时性能、稳定性、体积和功耗等方面都有突出的表现。

(2)系统简单、价格低廉。由于采用了嵌入式技术，使得硬件电路简单，例如系统的CNC专用控制电路就是在现有ARM硬件基础之上直接进行扩展的。系统软、硬件成本得到控制，却能获得满意的技术性能。

(3)实用性强、适用面广。本实用新型可应用于数控车、数控铣、加工中心以及其它一些数控机床。该系统的操作系统和应用软件都采用分层管理，只需作简单配置和修改就可适用于各种机床。

(4)通讯能力强、扩展方便。通过以太网口接入工控网络时，系统可通过得到一个IP地址的方式在网络中获取唯一身份。通过网络，网上任意一台终端或工控设备都可与该系统进行在线通讯或进行维护操作。

附图说明

图1是本实用新型的硬件结构框图；

图2是本实用新型的软件层次结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。