基于ARM技术的PCB钻床数控系统

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。

TOUT0 GND LED1 GND TOUT0 GND LED1 GNDTOUT0 GND LED1 GNDGPIO信号地232OPF光耦RDARDBSDASDBSGFRE500 232OPF光耦232OPF光耦232OPF光耦S3C2440PF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNPF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNPF+PF－PR+PR－SEDA－02AVNUVWGNDUVWGNDUVWGNDUVWGNDM1M2M3M4PEPEPEPE图1系统原理图来控制电机。

根据加工线型的不同，本数控系统的插补计算分为圆弧插补、直线插补计算。

3结语采用S3C2440和运动控制芯片SEDA －02AVN 组成的嵌入式数控系统能减轻研发任务，提高研发速度，在较短的时间内得到性能良好的数控系统。

Samsung 公司的16／32位RISC 处理器S3C2440对调制PWM 实现方便，可编程，电机转速、转向的改变迅速，无停顿，还可以进行Linux 操作系统的移植。

而Linux 是UNIX 类、多用户、多任务的开放式操作系统，借助Linux 操作系统，大大提高了软件开发的灵活性，缩短了数控系统软件的开发周期。

［参考文献］［１］韦东山．嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用开发完全手册．北京：人民邮电出版社，２００８［２］杜春雷．ＡＲＭ体系结构与编程．北京：清华大学出版社，２００３［３］刘刚，赵剑川．Ｌｉｎｕｘ系统移植．北京：清华大学出版社，２０１１［４］秦云川改编．构建嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统．北京：中国电力出版社，２０１１［５］刘淼．嵌入式系统接口设计与Ｌｉｎｕｘ驱动程序开发．北京：北京航空航天大学出版社，２００６［６］于明，范书瑞，曾祥烨．ＡＲＭ９嵌入式系统设计与开发教程．北京：电子工业出版社，２００６［７］Ｓ３Ｃ２４４０芯片手册［８］ＴＱ２４４０开发板使用手册收稿日期：2012－08－08作者简介：程龙（1987—），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，研究方向：机械电子。

一种基于ARM的嵌入式数控系统胡森;郭庆;王卫俊【摘要】In order to make CNC system more convenient to extend various interface and more versatile,a design of embedded CNC system based on ARM is presented.The main control panel is composed of ARM and its peripheral.The peripheral circuit is composed of the motion chipMCX314AL and its optical coupling isolation circuit.The processor S3C2440 is the core of CNC system,it is responsible for sending control command to the motion chip MCX314AL.The control pulse of electromotor is produced by the motion chip MCX314AL.The output pulse through differential driver can control several digital AC servo drivers and stepper motor drivers.The experiment result shows that the control of deceleration,interpolation and other actions of the motor can be realized,the motion state of each motor also can be real-time reflected,the system is high versatile and flexible.%为了让数控系统方便扩展各种接口,具有更好的通用性,提出一种基于ARM的嵌入式数控系统.ARM及其外围接口组成主控电路,运动控制芯片MCX314AL及其光耦隔离电路组成外围电路；嵌入式微处理器S3C2440是数控系统的控制核心,负责向运动控制芯片MCX314 AL发送控制命令；控制电机的脉冲由运动控制芯片MCX314AL产生,经过差分驱动输出,可以同时控制多个交流伺服驱动器和步进电机驱动器.实验结果表明,可以实现对电机的加减速、插补等各种运动控制并能实时反映各个电机的运动状态.可见,该系统具有较高的通用性和便捷性.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2013(033)002【总页数】4页(P114-117)【关键词】ARM;运动控制;嵌入式数控系统【作者】胡森;郭庆;王卫俊【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P352.7数控系统正在向高速、高精度、高通用性的方向发展，对成本控制要求严格的同时对处理器性能的要求越来越高［1－2］。

工业 化 水 平 。
主要特点是嵌入 、专用 。鉴于嵌入 式系统的专用性和 软硬件可剪裁 ，能使各种资源得到最合理 的配置 和应 用 。作者 以 Ａ Ｍ Ｒ ９芯片 ￥ Ｃ ４ ０ ３ ２４ Ａ为整个 控制 系统 的
核心 ，操作 系 统 采用 免 费开 源 的 实 时操 作 系 统 Ｒ — Ｔ Ｌ ｕ ，Ｄ Ｐ芯片 Ｔ ３０ ２０在 ￥ Ｃ ４ ０ ｉｘ Ｓ ｎ ＭＳ２ Ｆ４ ３ ２ ４ Ａ的 控制 下 作 为运 动控制 卡的核 心 ，两 芯片间采用 Ｓ Ｉ 口进行 Ｐ接 连接 ，以 Ｌ Ｄ液 晶显示屏 作 为人 机界 面。该数 控 系 Ｃ
Ｌ ＥＮＧ ｕ ｙ ｎ Ｃｈ ｎ ａ ，ＸＵ ｎ ｈ ， Ｔ ＡＮ ｎｇ Ｍｉ ｇ ｅ Ｉ Ｆｅ
（ ． ｃｏｌ ｆＯ ｔｅ ｃ ｏ ｉ Ｉｆｒ ｔ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｌｃ ｏ ｉ Ｓ ｉ ｃ １ Ｓｈ ｏ ｏ ｐｏｌ ｔ ｎｃ ｎｏ ｉ ，Ｕ ｉｅｓｙｏ ｅｔ ｎｃ ｃｅ ｅ ｅ ｒ ｍａ ｏ ｔ Ｅ ｒ ｎ
ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆＣ ｉ ａ， Ｃ ｅ ｇ ｕ Ｓｃ ｕ ｎ ６ ０ ５ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｈ ｎ ｈ ｎ ｄ ｉｈ ａ １ ０ ４， Ｃ ｉ ａ ｈｎ ；
２ Ｈｕ ｅ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｕ ｖ ｙ＆ Ｄｅ ｉｎ ｆｒＷ ａｅ ｓ ｕ ｃ ｓ＆ Ｗ ａｅ ｗｅ ｇｎ ｅ ｉｇ， Ｗｕ ａ ｂ ｉ４ ０ ６ ． ｂ ｉＩ ｓｉ ｔ ｆＳ ｒ ｅ ｔ ｓｇ ｏ ｔｒＲｅ ｏ ｒ ｅ ｔｒＰｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｎ Ｈｕ ｅ ３ ０ ４，Ｃｈ ｎ ｉ ａ；
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ： ＡＲＭ ； ＤＳ ｙ ｒ Ｐ； ＣＮＣ ｙ ｔ ｍ ； ＲＴ— ｎｕ ｏ ｅ ａ ｉｇ ｓ ｓｅ ｓ ｓｅ Ｌｉ ｘ ｐ ｒ ｔｎ ｙ ｔｍ