时序溯源的嵌入式数控系统软件可靠性研究

嵌入式数控软件的可靠性是一个重要问题,由于其包含电机驱动、插补中断等诸多模块,程序运行逻辑复杂,软件各模块的执行顺序具有随机性,软件系统可靠性评估困难。采用马氏链模型开展嵌入式数控软件的可靠性评估,提出时序溯源的方法,重溯程序运行时序图,构建运行剖面,量化转移概率;采用时间补偿的程序运行逻辑恢复方法,消除关键点数据的监测、输出对系统运行实时性影响,还原CPU在时间轴上的运行逻辑顺序。最后通过实例验证该方法的可行性。

基于NURBS插补算法的嵌入式数控系统的研究与开发

首先研究了NURBS曲线实时插补技术及其插补改进算法,提出的改进算法采用动态确定进给步长的方法来求取参数空间上的参数增量,从而保证了在不降低加工速度的情况下进行高精度的安全加工。其次,通过ARM+DSP的主控平台的软硬件设计,克服了当前数控平台的缺陷,实现了系统的实时调度,提高了系统的可靠性和稳定性。最后,在传统PID控制算法的基础上,采用Ziegler-Nichols法整定PID控制参数,并将其应用于嵌入式数控系统的伺服控制部分中,并借助MATLAB/SIMULINK对选取的控制对象进行了仿真和分析。

基于FPGA的嵌入式数控系统功能模块设计

将高速、大容量的FPGA应用到基于ARM9的嵌入式数控系统中,实现系统和FPGA的连接和功能控制。基于FPGA的寄存器结构,完成总线接口模块、硬件插补器、一级缓冲模块、定时器模块、手轮脉冲模块、多功能计数模块的设计和部分模块的仿真测试。仿真结果表明所设计功能模块的有效性与适用性,说明将FPGA应用到嵌入式数控系统中大大改善系统的实时性。

基于多核嵌入式数控系统的速度前瞻算法研究

为了构建基于ARM和DSP多核架构的嵌入式数控系统,需要依据所采用的DSP硬件系统,将现有的数控系统的运动控制算法移植到DSP的开发环境中。文章详细阐述了基于多核架构的嵌入式数控系统平台软硬件环境,研究了CNC自适应速度前瞻算法的基本原理与实现,并针对C64X+系列DSP对CNC自适应速度前瞻算法进行了优化。最后,针对算法运行效率进行了实验对比,并对其实际应用进行了测试,结果表明,该优化后的动态速度前瞻算法完全可满足ARM和DSP双核架构的嵌入式数控系统的性能需求。

基于ARM+DSP+FPGA+MCU的高速嵌入式数控系统研究

为了满足高速数控系统实时性、多任务调度性、结构小型化,研究开发了一种基于ARM+DSP+FPGA+MCU的高速嵌入式数控系统,重点分析了该数控系统的体系结构特点、软件框架和通讯模块。该数控系统结构简单,稳定性好。

嵌入式数控系统中的软PLC的应用与实现

介绍了软PLC技术的有关概念和组成结构,并把它和传统的硬PLC在控制方案上作了简要的比较。结合本课题数控机床控制系统的实际例子,在介绍了软PLC开发工具MatPLC的工作原理之后,详细描述了在Linux下基于MatPLC的软PLC的实现过程及实现过程中的注意事项。结果表明:所设计的软PLC通过PCI接口卡实现了对外围IO端口的读写操作,在嵌入式数控系统中应用稳定,节约了成本。

基于嵌入式数控系统速度前瞻算法的研究与实现

数控系统中由于运动轨迹复杂,加工速度频繁变化,如果处理的不好,很容易造成系统的抖动,对机床具有很大的冲击,影响了数控系统的加工效率。论文分析了自适应前瞻算法的核心要点,研究了基于实际加工路径曲率的自适应速度前瞻算法以及基于实际加工路径速度递减为零的自适应速度前瞻算法的基本原理,在基于ARM+DSP的嵌入式数控系统上设计并实现了这两种自适应速度前瞻算法,对这两种算法的实际的加工性能以及算法的执行时间作了性能评估,分析了两种自适应算法的优劣。

基于NURBS曲线直接插补算法的嵌入式数控系统设计与实现

提出了一种结合486SX级别的X86微处理器和可编程逻辑器件CPLD两级控制的嵌入式数控系统设计方案,阐述了该系统的硬件接口电路设计;提出了基于改进S形加减速的NURBS曲线直接插补算法,在满足最大弦高误差、最大法向加速度以及最大进给速度要求的情况下,对插补曲线的加速段和减速段进行速度规划;最后采用基于该插补算法的嵌入式数控系统,在半圆形毛坯上进行了五角星NURBS曲线的实际加工,验证了所设计嵌入式数控系统的可行性和有效性,具有一定的工程应用价值。

嵌入式数控系统的研发

介绍了一种嵌入式数控系统。它简单,可靠,经济且易于实现。这样的数控系统易于嵌入网络,无论是实施远程控制或群控,或构建机加工柔性生产线,都是很方便的。

基于S3C6410的嵌入式数控系统Bootloader的设计

在嵌入式数控系统设计中,Bootloader是系统上电或复位后首先运行的一段代码。Bootloader代码的质量对整个数控系统的运行效率有着重要的影响,而Bootloader代码与芯片的特性有着紧密的联系。在分析了Bootloader的原理和启动流程后,在Linux操作系统上搭建的交叉开发环境中进行程序设计,开发了适用于嵌入式处理器芯片S3C6410的Bootloader。试验测试证明:Bootloader具有良好的可移植性,能够引导Linux操作系统稳定快速地启动,数控软件正常运行。

应用CPLD实现嵌入式数控系统的I/O功能扩展

对CPLD的芯片级和基于ARM9的嵌入式数控系统的驱动级进行了研究,将复杂的可编程逻辑器件CPLD应用于嵌入式数控系统中,通过CPLD实现了嵌入式数控系统外围端口的功能扩展。用quartus软件对系统各模块进行仿真调试,并给出部分模块的仿真测试结果。仿真结果表明,所设计的系统功能扩展模块是有效的。

嵌入式数控系统构件研究

嵌入式的发展使嵌入式数控系统成为新的研究热点。在嵌入式环境下,根据数控系统的特点提出了一种嵌入式数控系统构件模型,重点对嵌入式数控系统及构件技术进行探讨分析,对于嵌入式数控构件集成发展具有一定的帮助。

基于ARM的精密内圆磨床嵌入式数控系统结构研究

提出了基于μC/OS-II和ARM的新型精密内圆磨床数控系统的总体结构。根据内圆磨削的工艺特点对数控系统的硬件结构和软件结构进行了系统的研究,提出了系统的软件结构中几个关键任务的功能及其实现方法。

基于FPGA的嵌入式数控系统DDA插补器模块设计与实现

将高速且大容量的FPGA应用于基于ARM9的嵌入式数控系统中,完成了系统和FPGA的连接与功能控制设计,实现了数控系统中增量插补的精插补器,结果表明该设计有效解决单处理器开环数控系统速度低、性能不高的缺点。

嵌入式数控系统的构件研究

软件复用技术,可以高效、低成本地构筑嵌入式数控系统,满足当前的制造业需求。通过分析嵌入式数控系统特点,提出了嵌入式数控系统构件模型,并进行了详细描述。

基于软件复用的嵌入式数控系统研究

软件复用技术,可以高效、低成本地构筑嵌入式数控系统,满足当前的制造业需求。针对嵌入式系统特点,提出了嵌入式层次体系结构(Embedded Hierarchy Architecture)并对在此结构下嵌入式数控系统构件模型进行了详细描述。

嵌入式数控系统中设备驱动的开发研究

研究了基于Windows CE5.0的嵌入式数控系统中设备驱动的开发技术。首先分析了Windows CE5.0的体系结构和中断原理,阐述了通过修改内核和硬件抽象层来创建中断服务例程;最后通过实例分析了基于Windows CE5.0的设备驱动程序的一般开发方法。

对CORTEX-A8处理器的嵌入式数控系统实时平台的设计研究

本文对实时系统和嵌入式实时系统进行了介绍,冰对这两种系统的实现方法进行了分析,重点介绍了基于CORTEX-A8处理器的嵌入式数控系统硬件平台的设计,对该系统的计算能力进行了实验测试,提出了基于CORTEX-A8处理器的嵌入式能够满足数控系统的要求,运行该系统可以实现实时加工,能够提高低端数控系统的计算能力。

基于模型集成计算(MIC)的嵌入式数控系统模型抽象及实现

针对当前嵌入式数控系统开发存在的问题,本文提出一种基于模型集成计算(MIC)的嵌入式数控系统开发方法。该方法首先构建面向数控领域的元模型,即数控领域的建模语言,把数控领域核心概念和逻辑结构进行模型抽象,然后运用模型解释和代码生成技术,直接从模型自动生成目标运行环境的数控系统源代码。该方法可以大大提高数控系统开发效率和缩短研发周期,并为数控系统从模型层次进行验证提供了保证。

UML Statechart在嵌入式数控系统软件中的应用研究

针对数控系统复杂行为的描述和控制,分析了采用有限状态机方法的利弊,提出了采用UMLStatechart的系统行为描述方法。应用该方法对一嵌入式数控系统的软件开发进行了尝试,给出了系统任务管理器对象的UML Statechart及其实现方式。结果表明,该方法有效地简化了行为描述,提高了行为描述的可读性,降低了数控系统软件的实现难度。