基于Windows CE的开放式数控系统设计与实现

论文摘要

当前PC是实现数控系统的核心，相对于传统的数控系统，不需要复杂的硬件电路，而且其通用性和可靠性都得到了提高。但是这戏数控系统的开发平台都存在一些共同的问题，如浪费资源、操作系统都不是强实时性系统。数控系统采用嵌入式操作系统作为其开发平台是一种较好的解决方案。其中，微软公司开发Windows CE是高度模块化嵌入式操作系统，用户可定制操作系统实现特定的需求；Windows CE的中断机制使它能够快速响应中断，能够满足数控系统的实时性要求。此文首先介绍了开放式数控系统特点，比较了几种数控系统的开发平台，提出了一种基于WINDOWS CE的数控系统。该系统的基本架构是PC+WINCE开发板+FPGA脉冲发生器.其中PC负责计算插补好的加工数据流，并通过以太网将加工数据传递给WINCE开发板。论文提出了一种基于数据采样的插补算法，它将插补计算分为了粗插补、精插补两部分实现；粗插补是利用PC平台上利用其强大的处理用软件实现，它将每根轴在一个插补周期内的位移量转化脉冲数量传递给精插补模块；精插补模块是用FPGA实现，在FPGA脉冲发生器上实现了均匀分配算法。接着介绍WINCE上应用软件开发流程，实现了PC与WINCE之间以太网通信；然后介绍了WINCE的驱动程序开发、中断处理工程、SPI总线接口，利用流接口驱动程序实现了定时器驱动程序开发，利用内部定时器控制SPI总线；最后利用FPGA芯片实现了多电机的速度与方向信号的生成，并设计了专用协议实现伺服电机的运动控制。此文开发的数控系统，在激光切割机实验平台已经验证，并取得了良好的效果，满足了数控系统实时性和可靠性的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 开放式数控系统的背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 论文的主要内容以及作者主要工作
• 2 基于 Windows CE 的数控系统关键技术研究
• 2.1 Windows CE 实时性分析
• 2.2 Windows CE 的中断技术分析
• 2.3 Windows CE 开发工具及其系统开发过程
• 2.4 本章小结
• 3 基于 Windows CE 数控系统设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 系统硬件设计
• 3.3 系统软件设计
• 3.4 上位机插补模块设计
• 3.5 FPGA 脉冲发生器模块设计
• 3.6 本章小结
• 4 基于 Windows CE 的数控系统的实现
• 4.1 上位机插补程序的实现
• 4.2 Windows CE 流式驱动
• 4.3 定时器中断驱动开发
• 4.4 S3C2440 的 SPI 总线通信的实现
• 4.5 D/A 控制转换软件的实现
• 4.6 FPGA 脉冲发生器的实现
• 4.7 实验分析
• 4.8 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献