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嵌入式数控系统硬件体系结构
, I B0 v) g! _ I$ M$ G 嵌入式数控系统硬件体系结构如图1所示。
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嵌入式数控系统必须包含一个可编程计算部件,也可以包含多个,构成多CPU系统。嵌入式处理器或控制器种类很多,比较常用的有ARM、嵌入式X86、MCU等,处理器是整个系统运算和控制中心,它的架构越来越趋向于采用RISC指令集Harvard架构。可编程计算部件,若干年前还是单指处理器或微控制器,而现在却增加了如FPGA等其它可编程计算资源。9 S& c. l8 r* a
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+ \" A( u/ V ?* Q 图1嵌入式数控系统硬件体系结构
/ L; g, K3 j5 T$ V! u 数控系统要和操作人员交互,必须有一个显示硬件,可以是CRT显示器,但是一般嵌入式处理器中集成LCD控制器,它提供与DSTN(Dual-Layer
4 \0 g3 S1 ^2 x Super Twist Nematic,双扫描扭曲向列液晶屏)或TFT(Thin Film 2 R% V3 n! E+ s
Transistor,薄膜晶体管液晶屏)显示器的接口,通过这个接口可以直接驱动液晶显示屏。 5 |1 C% m4 w% L2 J: \& e, a
随着USB移动存储设备使用的推广,平台通过USB主控制器实现对USB设备的支持和控制。处理器中也可能集成了USB客户端控制器,方便实现USB客户端接口,一般通过这个接口进行上位机与平台间的应用软件调试。 ; k) S+ P" W: o. _- o
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串口用来实现上下位机通信,在有些伺服驱动装置中也提供串口连接,因此,也可以通过串口与驱动连接。 3 h! Z: A2 t! u0 h( T, P
外部存储器总线接口支持各种外部存储器:SDRAM、RAM和闪存储器,内存一般选用SDRAM,闪存是一类非易失性存储器,在电源关闭后仍能保持片内信息,这里用来存储数控系统程序及配制数据。 8 q( L% c& Y) }3 [) ^
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进给轴接口是数控系统和进给伺服系统的桥梁。就现阶段经常使用的伺服控制系统而言,进给控制接口一般有串行式接口、脉冲式接口、模拟式接口等等。
0 z w- o% y4 B/ N. I 主轴控制接口连接数控系统与主轴驱动单元,它包含两个部分:主轴速度控制输出和主轴编码器输入。 ' L4 w9 n' T/ W- x! N* f" E
在数控系统内集成的PLC属于内置式,它有设计灵活、结构紧凑、针对性强等特点,主要完成主轴转速的S代码、刀具功能的T代码以及控制主轴正反转与启停、主轴换档、冷却液开关、卡盘松紧等M代码。 3 `) r" y+ B2 O# S2 ?
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传感器接口用来检测机床位置信息,实现各种控制算法的计算输入。 6 G" n, y- |& k6 O9 w) @4 `
现代制造工程的发展要求数控系统间应该能够通过网络互连,传递命令和数据信息,并行完成数控任务。因此加入以太网模块,以便在需要时实现数控系统的联网。
* [- U+ t) \1 e 上述各功能模块通过标准总线连接,实行统一的总线接口规范。该体系结构中有些功能模块不是每一个嵌入式数控系统都必须的,可根据具体要求裁减。 |
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