基于ARM 微处理器的嵌入式数控系统

基于ARM设计的嵌入式数控系统方案摘要：本文介绍了基于ARM 的嵌入式数控系统。

该系统为主从式结构，上位机以ARM9 为核心，实现人机交互，下位机以ARM7 为核心，结合FpGA 实现机床的运动控制，上下住机通过CAN 总线进行通信。

传统的数控系统通常是在通用计算机或工控机的基础上加装运动控制卡，使用Windows 操作系统，并安装昂贵的数控软件构成的。

此类系统成本高，功耗大，不太适合中小规模的应用场合。

而嵌入式产品具有系统结构精简、功耗低等特点，能弥补传统数控系统的不足。

目前，嵌入式数控系统主要有两种形式：完全依靠嵌人式处理器控制的系统以及嵌入式处理器和运动控制芯片相结合的系统。

与前者相比，后者南于采用了专业的运动控制芯片，在实时性和精度等方面的表现更好，因而成为未来的一个发展方向。

本文介绍了一种基于ARM 控制器和FPGA 运动控制芯片的主从式数控系统，希望能为AR M 在嵌入式数控系统中的应用提供一些参考。

1 总体设计本系统为主从式结构。

上位机以S3C2410 ARM9 控制器为核心，移植Linux 系统和QT／Embedded 图形库，主要实现G 代码文件处理、加工位置的显示、手动控制等人机交互功能。

下位机以$3C44B0 ARM7 控制器为核心，斯迈迪的SM5004 FPGA 芯片为运动控制器，实现电机驱动、冷却液开关、紧急停止等机床控制功能。

上下位机通过CAN 总线通信。

2 硬件设计2．1CAN 接口设计由于S3C2410 和S3C44B0 不带CAN 接口，所以必须对其进行扩展。

S3C2410 的CAN 扩展接El 如图1 所示，S3CA4B0 的CAN 接口与其相似。

基于ARM处理器的嵌入式数控系统
王广丰;赵东标
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】提出了一种基于ARM嵌入式微处理器和大规模可编程逻辑器件FPGA 的数控系统硬件设计方案,充分利用了ARM微处理器的高速运算能力及FPGA 强大的逻辑处理能力,减少了系统的外围接口器件.利用μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统作为系统的软件开发平台,进行数控系统软件的开发,使数控系统具有优异的实时性、稳定性,满足高速、高精加工的要求,同时具有良好的人机界面与网络支持.【总页数】3页(P26-28)
【作者】王广丰;赵东标
【作者单位】南京航空航天大学,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于ARM处理器和LINUX系统的嵌入式网络过滤装置 [J], 方尔正;张路蔚
2.基于ARM处理器的数控系统设计 [J], 王典洪;李卫中;刘兵
3.基于嵌入式ARM处理器的运动跟踪系统设计 [J], 秦连铭;王香丽
4.基于ARM处理器的嵌入式防火墙设计 [J], 黄伟;冯均浩
5.基于ARM处理器的嵌入式软件能耗统计模型 [J], 刘啸滨;郭兵;沈艳;朱建;王继禾;伍元胜
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《基于ARM处理器的通用数控系统的研究与设计》一、引言随着现代工业的快速发展，数控系统作为现代制造技术的重要组成部分，其性能和效率的优化已成为工业生产的关键。

而ARM处理器以其低功耗、高性能的特点，在嵌入式系统中得到了广泛应用。

因此，基于ARM处理器的通用数控系统的研究与设计具有重要的现实意义。

本文旨在探讨基于ARM处理器的通用数控系统的设计原理、实现方法及其在工业生产中的应用。

二、ARM处理器与数控系统概述ARM处理器是一种基于精简指令集（RISC）架构的低功耗、高性能的嵌入式处理器。

由于其高度的可扩展性和定制性，被广泛应用于工业控制、智能设备等领域。

数控系统则是通过数字信息实现对机械设备加工过程的全自动化控制，其性能直接影响着设备的加工精度和效率。

将ARM处理器应用于数控系统中，可以实现设备的智能化控制，提高设备的加工效率和精度。

三、系统设计1. 硬件设计基于ARM处理器的通用数控系统的硬件设计主要包括ARM 处理器核心板、电源模块、存储模块、通信模块等。

其中，ARM 处理器核心板负责处理数控系统的各种任务，电源模块为系统提供稳定的电源供应，存储模块用于存储程序和数据，通信模块则负责与其他设备进行数据交换。

2. 软件设计软件设计是数控系统的核心部分，主要包括操作系统、控制算法、人机交互界面等。

在操作系统方面，选择适用于ARM处理器的嵌入式操作系统，如Linux或Windows CE等。

控制算法则是根据具体的加工需求和设备特性进行设计和优化，以实现高精度的加工控制。

人机交互界面则负责将操作人员的指令转化为计算机可识别的语言，并实时显示设备的运行状态和加工结果。

四、关键技术及实现方法1. 运动控制技术运动控制技术是数控系统的核心技术之一，主要包括插补算法和伺服控制算法。

插补算法用于计算加工路径的中间点，以实现高精度的加工；伺服控制算法则用于控制设备的运动轨迹和速度，以保证加工的稳定性和精度。

2. 通信技术通信技术是实现数控系统与其他设备进行数据交换的关键技术。

数控毕业设计：基于ARM Cortex-M3芯片的数控系统设计摘要：本文介绍了一种基于ARM Cortex-M3芯片的数控系统设计，该系统具有高精度、高速度、高稳定性和易开发等特点。

首先介绍了数控系统的概念和发展历史，接着详细介绍了ARM Cortex-M3芯片的架构和特点，然后分析了数控系统的要求和功能，提出了数控系统的设计方案和实现方法，最后给出了实验结果和验证。

关键词：数控系统；ARM Cortex-M3芯片；高精度；高速度；高稳定性；易开发1. 引言计算机数控技术是现代制造业的重要支撑技术之一，其应用范围涵盖机械加工、机器人、航天航空等领域。

随着计算机技术和数字信号处理技术的发展，数控技术得到了进一步的发展和应用。

本文介绍了一种基于ARM Cortex-M3芯片的数控系统设计，该系统具有高精度、高速度、高稳定性和易开发等特点，对数控技术的发展和应用具有重要的指导意义。

2. 数控系统的概念和发展历史数控系统是一种通过计算机控制机床运动的技术，其目的是取代人工操作，提高生产效率和产品质量。

数控系统经历了从简单的闭环控制到开放式系统、网络化、智能化的演变过程。

近年来，随着嵌入式技术的发展和应用，数控系统也呈现出多种不同的设计方案和实现方法。

3. ARM Cortex-M3芯片的架构和特点ARM Cortex-M3芯片是一种基于ARMv7-M架构的32位微处理器，其具有低功耗、高性能、可靠性强和易开发等特点。

该芯片最大频率可达120MHz，集成了多种标准外设，如GPIO、SPI、USART、ADC等，可满足不同应用的需求。

4. 数控系统的要求和功能数控系统的主要功能是将CAD/CAM的数据转换为机床的控制信号，实现机床在空间内的直线、圆弧等复杂轨迹的运动控制。

数控系统的要求包括高精度、高速度、高稳定性、易操作和易开发等方面，需要采取灵活多变的设计方案并遵循一定的原则。

5. 数控系统的设计方案和实现方法基于ARM Cortex-M3芯片的数控系统，首先选择了适合该系统的数控芯片、电机和卡尺等硬件，并采用了嵌入式操作系统和C语言编程技术实现了系统级设计。

基于ARM9的嵌入式数控铣床控制系统的设计的开题报告一、选题背景数控机床是现代制造业中不可或缺的设备，随着工业自动化的不断发展，其在生产加工中的应用越来越广泛。

数控机床的控制系统是数控机床的核心，控制系统的性能直接影响到机床加工精度和效率。

目前市场上的数控机床控制系统大多数采用PC或者嵌入式处理器作为控制芯片，PC处理器具有较高的性能和灵活性，但价格较高，嵌入式处理器虽然性能相对较低，但价格较为实惠，更适合中小型数控机床的应用。

本课题将基于ARM9嵌入式处理器设计一款中小型数控铣床控制系统，以实现数控铣床的切削、运动控制和轨迹解析功能。

同时，设计采用Linux操作系统和Qt图形界面，提高了系统的稳定性和友好度。

二、研究内容1. 硬件平台的选型和设计。

选用ARM9的嵌入式处理器，根据数控铣床的数据采集和控制要求进行硬件平台的设计，包括CPU、存储、输入输出等。

2. 系统底层的驱动开发。

根据硬件平台的需求，开发适配的设备驱动程序，完成系统底层的数据采集和控制功能。

3. 运动控制算法的设计。

设计数控铣床运动控制算法，实现对加工过程中的切削参数和运动参数的控制。

4. 轨迹解析和解码算法的实现。

将输入的轨迹数据进行解析和解码，生成标准的G代码指令，使用运动控制算法控制数控铣床进行加工。

5. 界面设计。

采用Qt图形界面设计，实现数控铣床的操作控制和状态显示。

三、论文结构1. 第一章：选题背景和研究内容，介绍数控机床控制系统的重要性和发展趋势，阐述本课题的开题研究内容和研究方法。

2. 第二章：数控铣床的数学模型，介绍数控铣床加工的基本原理和数学模型，为后续算法的设计和开发提供理论基础。

3. 第三章：硬件平台设计与开发，介绍ARM9芯片的选型和硬件系统设计，完成原理图设计和PCB布线，进行硬件系统的搭建和驱动开发。

4. 第四章：系统底层驱动的实现，根据硬件平台需求，开发适配的设备驱动程序，包括外部IO、串口、USB等。

基于ARM的嵌入式数控系统的研究一、本文概述随着科技的快速发展，嵌入式系统在各领域的应用越来越广泛，尤其在工业控制、自动化设备以及智能家居等领域中发挥着至关重要的作用。

而基于ARM的嵌入式数控系统，凭借其高性能、低功耗以及良好的扩展性，成为了众多研究者关注的焦点。

本文旨在探讨基于ARM的嵌入式数控系统的研究现状、设计原理、实现方法以及未来发展趋势，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

本文将对嵌入式数控系统的基本概念进行介绍，阐述其与传统数控系统的区别与优势。

将重点分析基于ARM的嵌入式数控系统的硬件架构和软件设计，包括处理器选择、外设接口设计、操作系统移植以及数控算法的实现等方面。

还将探讨系统在实际应用中的性能表现，包括实时性、稳定性以及可靠性等方面的评估。

本文还将对基于ARM的嵌入式数控系统的未来发展趋势进行展望，分析其在智能制造、工业自动化等领域的应用前景，以及面临的挑战和机遇。

希望通过本文的研究，能够为嵌入式数控系统的进一步发展提供有益的启示和建议。

二、ARM架构与嵌入式数控系统基础ARM（Advanced RISC Machines）架构是一种精简指令集（RISC）处理器架构，广泛应用于嵌入式系统领域。

ARM架构以其低功耗、高性能和低成本等特点，成为了嵌入式系统市场的主流选择。

ARM处理器通常由内核、存储器和输入输出设备组成，具有高效的处理能力和灵活的扩展性。

这使得ARM架构在数控系统中的应用具有显著的优势，如提高系统性能、降低能耗和缩小体积等。

嵌入式数控系统是一种将计算机技术与数控技术相结合的系统，广泛应用于机械加工、自动化生产线等领域。

嵌入式数控系统通过ARM架构的处理器实现对加工过程的精确控制，实现对加工参数、运动轨迹和加工状态的实时监控和调整。

这种系统具有高度的集成性和智能化，可以提高加工精度和效率，降低人工干预和操作难度。

在基于ARM的嵌入式数控系统中，ARM处理器作为核心控制器，负责处理各种指令和数据，实现对加工过程的精确控制。

《基于ARM处理器的通用数控系统的研究与设计》一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，数控系统作为现代制造业的核心技术，其性能和效率的提升对于提高生产质量和降低成本具有重要意义。

本文将针对基于ARM处理器的通用数控系统展开研究与设计，探讨其技术特点、系统架构、设计方法及实际应用。

二、ARM处理器技术特点ARM处理器作为一种低功耗、高性能的嵌入式处理器，具有以下技术特点：1. 低功耗：ARM处理器采用先进的制程技术和低电压设计，具有较低的功耗，适用于长时间运行的数控系统。

2. 高性能：ARM处理器具有强大的计算能力和高速的数据处理能力，能够满足数控系统对实时性和准确性的要求。

3. 灵活性：ARM处理器支持多种操作系统和开发环境，可根据实际需求进行定制化开发。

三、系统架构设计基于ARM处理器的通用数控系统架构主要包括硬件和软件两部分。

1. 硬件架构：（1）ARM核心处理器：作为整个系统的控制中心，负责数据处理和指令执行。

（2）存储模块：包括内存、存储器等，用于存储程序代码、数据和结果。

（3）输入输出模块：包括人机交互界面、传感器、执行器等，实现与外部设备的通信和控制。

（4）电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。

2. 软件架构：（1）操作系统：采用嵌入式操作系统，如Linux或RTOS，实现多任务管理和资源调度。

（2）数控系统软件：包括数控编程软件、运动控制软件、数据管理软件等，实现数控系统的各项功能。

四、设计方法与实现基于ARM处理器的通用数控系统的设计方法与实现主要包括以下几个方面：1. 硬件设计：根据实际需求选择合适的ARM处理器型号和外围电路元件，设计合理的电路板布局和电路连接方式，确保系统的稳定性和可靠性。

2. 软件设计：采用模块化设计思想，将数控系统软件划分为多个功能模块，分别进行开发和调试。

同时，采用优化算法和数据处理技术，提高系统的运算速度和精度。

3. 运动控制算法设计：根据实际加工需求，设计合适的运动控制算法，如插补算法、速度控制算法等，确保加工过程的稳定性和精度。

基于ARM的嵌入式车床数控系统与开发传统的中、低档数控车床在结构上往往采用8/16位单片机加精插补器,以获得较高的性价比。

随着嵌入式系统的迅速发展,高性能的32位CPU已经普及,以ARM为代表的32位微处理器速度快、功能强、价格低,完全可以开发出具有更高性价比的嵌入式数控系统。

本文旨在研究和设计一种基于ARM7的嵌入式数控车床控制系统。

本文首先通过对嵌入式技术和数控技术的全面分析,选择确定了车床嵌入式数控系统的软硬件平台。

硬件平台以ARM7系列微处理器LPC2220为核心,基于可编程逻辑器件CPLD实现精插补器,并配以必要的外围电路。

软件平台以源代码公开的μC/OS-Ⅱ实时操作系统为基础,开发系统所需的驱动程序和应用软件。

规划设计了基于μC/OS-Ⅱ的车床数控系统控制任务划分以及各任务模块间的通讯协调机制。

控制任务划分为7个:主控、液晶显示、文件系统服务、数控程序解释、速度处理、插补和逻辑控制;利用μC/OS-Ⅱ提供的邮箱、信号量等服务机制,有效实现了任务与任务、任务与中断之间的通信与同步。

此外,本文还研究了系统程序解释的实现方法。

首先,基于有限状态机(DFA)的分析策略构造了数控程序解释的词法分析器,把程序的字符流转换为内部标记流,然后对程序进行语法和语义分析,最后翻译成速度处理和逻辑控制所需要的数据结构。

重点分析了子程序调用和返回的机制及其实现方法。

最后,介绍了系统的软硬件开发工具和调试方法。

软硬件测试表明,该嵌入式车床数控系统可满足预期目标。

同主题文章【关键词相关文档搜索】：机械电子工程; 嵌入式车床数控系统; ARM; CPLD; μC/OS-Ⅱ; 程序解释【作者相关信息搜索】：南京航空航天大学;机械电子工程;游有鹏;杨军;。

基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统研究的开题报告一、研究背景随着工业自动化、机械制造和智能化的不断发展，数控系统的需求也不断增加。

而传统的数控系统存在一些问题，如可扩展性不足、性能受限、稳定性差等。

为了解决这些问题，嵌入式数控系统应运而生。

嵌入式数控系统是一种以嵌入式系统为核心的数控系统，具有小巧、高性能、低功耗、易扩展等特点。

而基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统更是在这一领域中具有广泛的应用前景。

二、研究内容本课题旨在通过研究基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统，探索其在数控领域中的应用以及相应的技术难点。

具体研究内容包括：1. 基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统的体系结构设计和实现，包括硬件设计和软件开发。

2. 基于该系统的工业应用研究，如机床控制、自动化生产线等。

3. 针对该系统的性能进行测试和优化研究，以确保其可靠性和稳定性。

三、研究意义本研究将对嵌入式数控技术以及基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统的开发与应用做出贡献，拓展了嵌入式数控系统技术的应用范围和研究深度，提升了数控系统的性能、功能和稳定性，对工业制造和自动化生产具有重要的意义。

四、研究方法本研究将采用文献调研、系统设计、硬件实现、软件开发、测试和优化等方法，综合应用嵌入式系统、ARM和FPGA等技术手段，实现基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统。

五、预期结果本研究将实现基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统，并对系统性能进行测试和优化。

同时，将开展针对该系统的工业应用研究，探索其在数控领域中的应用前景，取得一定的研究成果，为相关领域的发展作出贡献。

基于ARM微处理器的嵌入式数控系统
范克东;肖世德;龚邦明
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2006(000)001
【摘要】ARM是一种高性能、低功耗的微处理器.采用ARM开发机床数控系统可以降低硬件成本、提高系统集成度、增强稳定性,它相对于PC平台具有更多的优势.因此,采用ARM为硬件平台开发数控系统是一个不错的选择.
【总页数】3页(P15-17)
【作者】范克东;肖世德;龚邦明
【作者单位】西南交通大学机械工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学机械工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学机械工程学院,四川,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TG5
【相关文献】
1.基于ARM微处理器的嵌入式焊缝智能跟踪系统的设计 [J], 刘小燕
2.基于ARM微处理器的嵌入式TCP/IP协议的实现与应用 [J], 侯晓勇;孙建平;倪玮强;张晓东
3.基于ARM微处理器和嵌入式系统的电能质量检测装置设计 [J], 戴宪滨;孙文瑶;尹建
4.一种基于ARM微处理器的嵌入式代码语义属性分析方法 [J], 刘铁铭;蒋烈辉;井
靖;李继中
5.基于ARM微处理器的嵌入式数据记录仪的设计 [J], 王阳;苗克坚;朱峰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于ARM的嵌入式操作系统开发嵌入式操作系统是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，通常运行在低功耗、有限资源的硬件平台上。

ARM处理器是当前嵌入式系统中最广泛使用的处理器架构之一，因此基于ARM的嵌入式操作系统开发是非常重要和具有挑战性的。

一、ARM处理器的特点ARM处理器具有以下几个特点，对嵌入式操作系统的开发产生了重要影响：1.低功耗：ARM处理器采用了精简指令集架构（RISC），指令集简洁而高效，能够实现高性能和低功耗的平衡。

2.充足的资源：不同的ARM处理器提供了多种选择，有些处理器提供了丰富的资源（例如内存、外设等），而嵌入式操作系统需要根据特定硬件平台的资源进行优化。

3.可定制性：ARM处理器架构开放，可以根据特定应用的需求进行定制，使得开发者能够更好地适应不同的嵌入式系统。

二、嵌入式操作系统的开发在开发基于ARM的嵌入式操作系统时，需要考虑以下几个关键方面：1. 内核选择：选择合适的内核是嵌入式操作系统开发中的关键步骤。

常见的嵌入式操作系统内核有Linux、FreeRTOS、uC/OS等。

需要根据目标应用的实时性需求、资源限制等因素进行选择。

2.引导程序设计：引导程序负责启动嵌入式系统，初始化硬件设备、加载操作系统等。

基于ARM的嵌入式操作系统开发需要设计一个适合特定硬件平台的引导程序。

3.驱动程序开发：驱动程序是嵌入式操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责对硬件设备进行初始化、控制和管理。

基于ARM的嵌入式操作系统开发需要编写适配特定硬件平台的驱动程序。

4.系统调度算法：嵌入式操作系统需要合理地管理和调度任务，以确保系统的实时性和高效性。

常见的调度算法有优先级调度、时间片轮转等，需要根据实际应用场景选择合适的调度算法。

5.中断处理：基于ARM的嵌入式系统通常会面临大量中断请求，操作系统需要能够快速、准确地响应中断请求，并完成中断服务程序的执行。

6.文件系统支持：嵌入式系统通常需要使用文件系统来管理文件和数据。

Joint International Mechanical, Electronic and Information Technology Conference (JIMET 2015)Design of Embedded Numerical Control System Based on ARMDongdong Li, Zhiqin WeiSchool of Mechanical Engineering Guangzhou College of South China University of Technology*************.cnKeywords: ARM; Embedded system; Numerical ControlAbstract. The emergence of embedded technology brought a new technological revolution for the field of modern industrial numerical control. Based on the analysis of embedded technology and computer numerical control systems, this paper discussed the general structure model of embedded numerical control system, analyzed the design method of hardware and software, including design of basic drive module, multi-task in parallel of the system, and so on.IntroductionEmbedded CNC(Computer Numerical Control) system has become an important trend of the development of CNC system. The use of embedded system technology in CNC system not only makes the abundance of CNC system hardware and software resources, but also improves the reliability of the whole CNC, taking advantage of the specificity of embedded system’s software and hardware, as well as its customizability. Embedded CNC combines embedded system technology and traditional CNC technology, with the characteristics of strong function, low cost, small size and so on. In terms of social benefits, embedded CNC can greatly popularize numerical control with industrial prospect [1].Embedded systems provides a flexible and convenient control system for numerical control technology, which can be embedded in the industrial system, capable of continuous long-term reliable operation in the industrial environment for micro and cheap control system. At present, the research and application of embedded systems, has become a new trend.ARM (Advanced RISC Machines) processor is a high performance and low power embedded microprocessor. Transplanting the real-time operating system on the ARM processor can improve the reliability and stability of the system, realize the real-time management and improve the performance of the system.This CNC system uses ARM processor, developing numerical device of high integration, stability, high speed and accuracy.Analysis of Embedded CNC and its General Structural Model DesignCNC system receives code information from input device, and various information and instructions are output after compilation, arithmetic and logic processing by logic circuit or system software of NC, and controls all parts of the machine, provides orderly movements[2].Design of embedded system generally consists of two parts: design of hardware platform and software design. Design of hardware platform includes choice of embedded processors, peripheral circuit design and selection of development tool hardware is also crucial. Then we can do the choice of OS (Operating System) and the development of application. The choice of OS is the key to the entire software design; it relates to the difficulty of system development, system operation stability and reliability, and application development, and so on. Before the operating system starts, system initialization is implemented, initializing the system execution environment, basic equipment. Then the transplant of the operating system, the driver development and finally the application development and testing on the operating system are implemented.The embedded numerical control system is composed of three layers--the hardware layer, the operating system layer and the numerical control software layer. The hardware layer of the embedded NC system is composed of the hardware structure of the ARM processor and the motion control chip.As the first step in the research of Embedded NC system, S3C44B0X processor development board is used, which integrates the ARM processor S3C44B0X, memory, FLASH, ARM memory and so on.The development board also integrates the functions of network and serial port, power and manual reset, which greatly reduces the workload in hardware development. ARM development board and the external circuit, constitute the ARM processor hardware architecture.Operating system layer of embedded CNC system uses Linux, which is an open source code embedded real-time operating system. Linux is a multitasking operating system, which has a feature of being able to be cut according to the needs.Using Linux makes control software of embedded CNC system relatively simple. So the system has the ability of multi task processing and good real-time performance. The operating system layer includes memory management, task management, device management, motion control chip interface, communication interface, etc. In the top is the numerical control system matching software, mainly including the various control functions, such as control function of motion control chip, etc. Hardware Design of Embedded CNCA master-slave dual CPU structure model is used in the embedded numerical control system. The main CPU is ARM processor, which is used in the management of keyboard input, LCD, serial port and network communication, and to control the slave CPU through read and write bus, which is motion control chip, PCL6045, used to complete the complex motion control. The communication between PCL6045 and ARM processor is to read and write several addresses on the bus to carry out instructions and data transmission. In addition, the system's input and output I/O port, keyboard, network and so on is also controlled by the bus. Figure 1 shows the overall structure of the hardware of the embedded CNC system.Fig.1 General Structure of Hardware in Embedded CNCConnection Between PCL6045 and 3C44B0X PCL6045 is a powerful DSP motion control chip in PCL series. PCL/PCD series chip is a special purpose DSP (digital signal processing) motion processor designed for the purpose of stepping and servo control. With its features of powerful, simple and easy to use, excellent quality, and competitive prices, PCL6045 has occupied most of the market in the United States, Europe and Japan, and become the world's first brand. PCL6045 can receive commands from the bus interface or support manual input for real-time motion control, including uniform and variable speed pulse transmission, lifting speed planning, linear or circular interpolation, etc. The highest frequency of the chip output pulse reaches 6.5MHZ. The chip cancontrol four axes interpolation and perform continuous interpolation motion of multi segment line and circular arc.In order to simplify the structure of the software, a function library is built, which is used to manage the operation of the PCL6045 chip. According to the data book of PCL6045 chip and the specific use of the system, the function library includes dozens of functions, such as:1) Parameters setting functions (setting distance, velocity, acceleration, etc.).2) State reading functions (reading the current position, origin and limit switch state, etc.).3) Motion functions (point position motion, continuous motion, circular interpolation, return to zero, etc.).4) Stop and interrupt management functions (rush and deceleration, etc.).The control function library of PCL6045 motion control chip is an important part of the software system.S3C44B0X’s address and data line separation, which has RD, WR, WAIT read and write control signal line.Design of the Basic Drive Module of the System According to the design of system hardware, the basic drive module includes: storage unit, display unit, keyboard unit, I/O unit, D/A unit, A/D unit, serial communication and network communication [3]. Below are the function, design principles and the main interface of the drivers.Storage unit driver: the driver module encapsulates the RAM area, FLASH read / write / removal and other low-level data operations, whose external interface format is divided by byte, word, double word, data block, which is the upper data management module.Display drive unit: display unit driving encapsulates the basic operation of the LCD module, using the basic instruction SED1335 controller provides, provides the basic call interface for display of text, graphics, etc., and encapsulates some commonly used graphic structure in the form of control for the upper software.Keyboard unit driver: the driver module encapsulates the keyboard scan subroutine, and can be invoked by timing routine, by specifying the scan time, the time for eliminating the jitter and providing keyboard encoding table and other parameters.I/O unit driver: input and output driver module, which provides reset operation for some independent I/O interface, and is encapsulated as reading and writing call in the form of control word. Serial communication driver: implements the basic operating functions, such as low-speed data stream transmitting, receiving, transmission, error detection and encryption.Network communication driver: the network card driver implements the protocol of TCP/IP, and establishes a complete network connection and transmission framework.Software Design of Embedded CNCEmbedded CNC software system takes embedded operating system as the core, through its core which is responsible for dynamic management system memory, implements task scheduling, coordinates the communication between tasks using signal, mailbox mechanism. It also implements the communication between tasks, procedures through message queue[4].The system software can be divided into five modules: system boot program Bootloader, embedded operating system kernel, device driver, API(Application Programming Interface) function, system task and application program.Bootloader is a program that runs before the operating system kernel. Through this program, you can initialize the hardware device, set up the boot parameter area, build the mapping graph of the memory space, construct the parameter structure and identify list (the kernel needs to use the boot parameter to identify the root device, page size, memory size), so as to make the system's software and hardware environment in a suitable state.Embedded operating system implements the core functions, such as task scheduling and control of embedded applications. It has the characteristics of compact core, configurable, and closely related with high level application.Device driver provides direct control and the use of the underlying hardware resources, and as a link between the underlying hardware and the upper API function, separating the underlying hardware and API functions, so that the underlying hardware changes will not affect API functions and applications. Therefore it is easy to maintain and upgrade the system only by changing the corresponding hardware drivers.API function provides the user with the basic control of the development and management system interface. Users can directly call the corresponding API functions for the application development based on the actual needs. In this way, not only the complexity of the application development is reduced and the development speeds up, but also the portability of applications is ensured and the convenience for upgrade is realized. [5]The function of system task module is to coordinate the scheduling between the main tasks to ensure the efficiency and real-time performance of the task.A series of specific functions can be realized through the application program. Users write the application according to the actual needs by calling the corresponding API function, the operation of the controlled object, to achieve the required functions. The coordination between application tasks can be implemented with the help of the system's message queue mechanism. [6]Debugging and ConclusionsSystem debugging is carried out in the quilting CNC machine, which includes a main control box with a motor, a tachometer disc and various other sensors.Embedded CNC system is a combination of embedded system and numerical control technology, which has become an important direction in the development of numerical control system. The design develops an embedded CNC system with dual CUP, ARM and DSP. The main CPU is based on the ARM core S3C44B0X. And the slave CPU is PCL6045 motion control chip, which is used to complete the complex motion control. In the software, the free open source Linux system is used as the software platform, and the Linux is improved to meet the real-time requirements of industrial control field. On this basis, the main functional modules of the CNC system were analyzed and designed.AcknowledgmentThe authors would like to thank the Outstanding Young Backbone Teachers Project supported by Guangzhou College of South China University of Technology.References[1] Wang Hujun, “Research on the development of domestic and international numerical control system”，Science Education , vol 2, 2011, p. 179[2] Xu Yizhen, “Embedded CNC milling system research based on ARM and real-time Linux” , Nanjing Aerospace University, 2012, pp.50-55.[3] Samsung Electronics S3C44B0X USER’S MANUAL Revision 1.Korea，Samsung Electronics Co. ,Ltd.[4] Zhou Junjie, He Panfeng, “Design of the real-time multi task software framework based on VxWorks”, Foreign electronic measurement technology, vol. 31(4), 2012, pp. 80-82.[5] He Haibo, “Study on key technologies of intelligent home furnis hing system based on embedded Linux”, Anhui Institute of Technology, 2012.[6] Cao Yuhua, Yu Youpeng, “Research on real-time embedded CNC system based on Xenomai”, Manufacturing Technology and Machine, 2011, (6), pp. 51~55.。

基于arm的嵌入式系统原理及应用嵌入式系统是以特定功能为目标的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，以完成特定的任务。

它主要由处理器、存储器、输入输出接口和软件等组成。

ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集（RISC）的处理器架构，由ARM Holdings开发并广泛应用于嵌入式系统中。

ARM处理器最初是为低功耗应用而设计的，但随着技术的发展，现在已经应用于各种规模的嵌入式系统，并且在手机、平板电脑、智能电视以及汽车电子等领域得到了广泛应用。

ARM嵌入式系统的原理在于其简单的指令集和灵活的架构。

ARM处理器由寄存器、数据通路和控制逻辑组成。

寄存器用于临时存储数据，数据通路用于数据的运算和处理，控制逻辑用于控制指令的执行顺序。

ARM处理器采用低功耗的设计，具有较高的性能和较低的成本，能够满足不同嵌入式应用的需求。

ARM嵌入式系统的应用非常广泛。

在消费电子领域，ARM处理器被广泛应用于手机、平板电脑、智能电视等设备，其低功耗和高性能的特点使得这些设备能够满足用户对性能和续航能力的需求。

在工业控制领域，ARM嵌入式系统可以应用于自动化设备、仪器仪表等设备，主要用于控制和监测系统的运行状态。

在汽车电子领域，ARM嵌入式系统可以应用于车载娱乐系统、导航系统、智能驾驶系统等，提供各种功能和服务。

此外，ARM嵌入式系统还应用于医疗设备、安防系统等领域。

ARM嵌入式系统的优点有：1. 低功耗：ARM处理器采用低功耗的设计，能够在保证性能的同时降低能耗，延长设备的续航能力。

2. 高性能：由于ARM处理器的设计简单，它可以在较低的时钟频率下实现较高的性能，并且其指令集对于控制流程和数据处理非常有效。

3. 灵活性：ARM处理器具有较好的可扩展性和可配置性，可以根据不同应用的需求进行定制和优化。

4. 低成本：ARM处理器的设计和制造成本相对较低，适合大规模生产和应用。

然而，ARM嵌入式系统也存在一些挑战和限制。

基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统设计
摘要：提出了一种基于ARM和FPGA的嵌入式数控系统设计方案。

详细介绍了ARM系统的软硬件设计，基于FPGA的硬件精插补实现方法以及数控系统的加减速控制策略。

该系统将ARM运行速度快、计算精度高的优点和FPGA内部逻辑的在线可重构性等特点相结合，提高了资源利用率和实时性，增强了数控系统的灵活性。

仿真和实践结果表明，整个控制系统具有实时性好、低成本、高性能等优点。

0 引言
现有的数控系统中多采用工控机加运动控制卡的计算机数控系统方案进行运动控制器的设计。

随着工控机整体功能日趋复杂，对运动控制系统的体积、成本、功耗等方面的要求越来越苛刻。

现有计算机数控系统在运动控制方面逐渐呈现出资源浪费严重、实时性差的劣势。

此外，数控系统的开放性、模块化和可重构设计是目前数控技术领域研究的热点，目的是为了适应技术发展和便于用户开发自己的功能。

本文基于ARM和FPGA的硬件平台，采用策略和机制相分离的设计思想，设计了一种具有高开放性特征的嵌入式数控系统。

该数控系统不仅具备了以往大型数控系统的主要功能，还具备了更好的操作性和切割性能，而且在开放性方面优势更为突出，使数控系统应用软件具有可移植性和互换性。

《基于ARM处理器的通用数控系统的研究与设计》一、引言随着制造业的快速发展，数控系统在机械加工、自动化生产等领域的应用越来越广泛。

作为数控系统的核心，处理器性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。

本文将针对基于ARM处理器的通用数控系统展开研究与设计，旨在提高数控系统的性能和可靠性，满足不同领域的应用需求。

二、ARM处理器概述ARM处理器是一种低功耗、高性能的嵌入式处理器，广泛应用于各类电子设备中。

其特点包括体积小、功耗低、成本低、可扩展性强等。

在数控系统中，ARM处理器可承担控制核心任务，包括数据处理、逻辑控制、运动控制等。

三、通用数控系统设计1. 系统架构设计基于ARM处理器的通用数控系统采用模块化设计，主要包括硬件层、操作系统层、控制层和应用层。

硬件层包括ARM处理器、传感器、执行器等；操作系统层负责管理硬件资源，提供接口供控制层和应用层调用；控制层负责实现数控系统的核心功能，如数据处理、逻辑控制等；应用层则根据具体应用需求进行定制化开发。

2. 硬件设计硬件设计主要包括ARM处理器的选择、传感器和执行器的配置等。

在选择ARM处理器时，需考虑其性能、功耗、成本等因素。

传感器和执行器的配置需根据具体应用需求进行选择和配置，确保系统能够满足实际生产需求。

3. 软件设计软件设计主要包括操作系统、控制算法、人机交互界面等。

操作系统采用实时操作系统，确保系统在面对复杂任务时能够快速响应。

控制算法包括运动控制算法、数据处理算法等，需根据具体应用需求进行设计和优化。

人机交互界面需具备友好的操作界面和丰富的功能，方便用户进行操作和监控。

四、关键技术研究1. 运动控制技术运动控制技术是数控系统的核心技术之一，关系到加工精度和加工效率。

研究重点包括运动控制算法的优化、速度和加速度的控制等。

通过采用先进的控制算法和优化技术，提高系统的运动控制精度和响应速度。

2. 数据处理技术数据处理技术是数控系统的另一个重要技术，涉及到数据的采集、传输、处理和分析等。