基于运动控制芯片MCX314数控系统开发平台的研究

论文题目: 基于运动控制芯片MCX314数控系统开发平台的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 王涛

导师: 王太勇

关键词: 开放式数控,嵌入式系统,文件系统,二次开发

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着先进制造技术的发展,数控技术在功能上向着网络化、柔性化、智能化的方向发展,在性能上向着高速、高精、高效的方向发展,在体系结构上向着开放式的结构体系发展。目前,开放式数控技术已成为数控技术的研究热点,它在很大程度上决定了数控系统功能的扩展和性能的提高。当今国际上对开放式数控还没有一个统一的定义,在具体实现方式上也没有达成共识,最常见的实现方法是基于PC的开放式数控,它的优势是充分利用PC的丰富资源和已在国际上形成标准化的接口来构建数控系统,缺点是无法摆脱掉PC的不足。因此本论文提出基于运动控制芯片MCX314,利用嵌入式MCU和实时RTOS来构建数控系统应用程序开发的硬件和软件平台,探寻数控系统开发设计的新途径。本论文的研究内容可分为数控系统硬件平台的搭建,底层硬件设备驱动程序的设计,RTOS的移植,FFS文件系统的设计,应用程序框架的搭建和基于任务的软件二次开发技术的探讨。数控系统硬件平台的搭建研究分析了MCX314适合数控系统设计的功能和特点,MC68376作为系统主控制芯片的优势以及根据数控系统功能要求搭建出了数控系统运行的硬件平台;底层硬件设备驱动程序的设计依据软件设计模块化和层次化的思想,提出硬件设备驱动层设计的两层结构:基本驱动层和接口驱动层,基本驱动层向下对硬件进行封装,接口驱动层向上为上层软件提供服务;RTOS的移植主要分析了RTOS的结构和运行特点以及数控系统中应用软件的运行特征和组织方式,简单分析了μC/OS-II的特点和应用于论文研究的数控系统的优势;FFS文件系统设计主要是基于FLASH存储芯片的特点提出了FFS文件系统设计的分层结构,并对各层的功能和实现方法及策略进行了研究探讨;应用程序框架的搭建首先分析了应用程序与任务的关系,数控系统任务的划分,然后从主程序、中断服务程序和任务编程框架三个方面进行了研究;基于任务的软件二次开发技术主要从两方面对系统的二次开发进行了分析:任务内部功能的扩展二次开发和新任务的二次开发。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题的提出和意义

1.2 国内外的研究现状和发展趋势

1.2.1 开放式数控系统的体系结构

1.2.2 STEP-NC 的研究

1.3 论文的主要研究内容

1.3.1 当前数控系统体系结构设计中的主要问题及可能的解决方案

1.3.2 本论文的主要研究内容

第二章 硬件平台的搭建及设备驱动层设计的研究

2.1 数控系统的体系结构

2.2 MCX314 运动控制芯片的结构和功能分析

2.2.1 MCX314 运动控制芯片的结构组成

2.2.2 MCX314 运动控制芯片的功能特点分析

2.3 MC68376 的体系结构和功能分析

2.3.1 MC68376 的体系结构组成

2.3.2 MC68376 的功能特点分析

2.3.3 MC68376 的开发环境

2.4 基于MCX314 的数控系统的硬件设计

2.4.1 嵌入式数控系统的硬件功能分析

2.4.2 中央处理模块

2.4.3 存储管理模块

2.4.4 I/O 控制模块

2.4.5 人机交互模块

2.4.6 其他功能模块

2.5 基于MCX314+MC68376 构建嵌入式数控系统硬件平台

2.6 嵌入式数控系统硬件设备驱动程序设计

2.6.1 MCX314 运动控制芯片硬件驱动程序设计

2.6.1.1 MCX314 控制寄存器简介

2.6.1.2 MCX314 寄存器读写和命令设置驱动设计

2.6.2 FLASH 存储模块硬件驱动程序设计

2.6.2.1 FLASH 芯片AT29C040A 特性分析

2.6.2.2 AT29C040A 硬件驱动程序设计

2.6.3 键盘控制模块硬件驱动程序设计

2.6.3.1 计算机系统中键盘设计和处理的常用方法

2.6.3.2 键盘处理芯片8279 特点和硬件驱动程序设计

2.6.4 其他驱动模块的设计

2.7 本章小结

第三章 RTOS 的移植和文件系统设计的研究

3.1 RTOS 的结构和运行特点分析

3.1.1 前/后台系统的特点

3.1.2 RTOS 的结构和运行特点分析

3.2 嵌入式实时操作系统 μC/OS-II 简介

3.3 CNC 中的多任务运行特征

3.4 CNC 系统中常用的软件结构模式

3.4.1 前后台型结构模式

3.4.2 中断型结构模式

3.4.3 基于实时操作系统的模式

3.5 嵌入式实时操作系统 μC/OS-II 的移植

3.6 FLASH 文件系统FFS 设计

3.6.1 FFS 文件系统的层次化模型

3.6.2 文件管理部分的研究设计

3.6.3 存储空间管理部分设计

3.6.3.1 文件的物理存储结构

3.6.3.2 存储空间管理设计

3.7 本章小结

第四章 应用程序框架的搭建和软件二次开发技术的研究

4.1 数控系统中的任务划分

4.1.1 应用程序与任务的关系

4.1.2 根据数控系统功能特点进行任务划分

4.2 数控系统中功能与任务的关系

4.3 应用程序框架搭建的研究

4.3.1 主程序的设计

4.3.2 中断服务程序的设计

4.3.3 任务模块设计

4.4 基于系统任务的数控系统软件二次开发技术的研究

4.4.1 任务内部的二次开发技术

4.4.2 新任务的二次开发

4.5 本章小结

全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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• [4].基于Fanuc数控系统的偏心磨床电气控制方案[D]. 高毅.西南科技大学2017
• [5].西门子数控系统置换华中数控系统的关键技术研究[D]. 金正宾.广东工业大学2018
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• [7].数控系统前瞻控制技术研究与实现[D]. 谭华卿.广西大学2012
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