附件C：譯文

基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的研究
王軍
浙江省杭州市中國計(jì)量學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院

摘要：
現(xiàn)在對(duì)于研究開放式的數(shù)控系統(tǒng)正日益引人注目。其中許多都開放式數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都是基于PC機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)的。幾乎都不牽涉到嵌入式數(shù)控系統(tǒng)，然而期望的實(shí)時(shí)性與可靠響應(yīng)得不到實(shí)現(xiàn)。本文將介紹一種基于ARM的新型可編程多軸控制器的數(shù)控系統(tǒng)（PMAC）。嵌入式數(shù)控系統(tǒng)是能替代傳統(tǒng)工業(yè)計(jì)算機(jī)的，而且它是高性能低成本的。嵌入式數(shù)控系統(tǒng)以ARM處理器作為主控制單元，同時(shí)以多軸運(yùn)動(dòng)控制卡作為從控器，采用基于TCP／IP協(xié)議棧芯片W3100A的網(wǎng)絡(luò)化接口以及μc Linux 操作系統(tǒng)。此操作系統(tǒng)可以很好的實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理，適合運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)性和可靠性。嵌入式數(shù)控系統(tǒng)有待成為一種重要的開放式 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）結(jié)構(gòu)。

1 引言
目前國外的加工行業(yè)正在像中國轉(zhuǎn)移，并且加工的特點(diǎn)也從過去的大批量低精度轉(zhuǎn)變?yōu)榱爽F(xiàn)在的小批量高精度生產(chǎn)。因此對(duì)加工設(shè)備提出了高柔性化，高精度的要求。為了滿足這一點(diǎn)，越來越多的開放式數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)了。
對(duì)于開放式數(shù)控設(shè)備的研究現(xiàn)在集中在三個(gè)領(lǐng)域： 第一是插補(bǔ)算法，刀具補(bǔ)償和同步控制，許多學(xué)者都已創(chuàng)建了系列各種切削加工算法庫，為減小加工誤差做出了巨大努力；【1-3】第二就是數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)架，目前，這些研究主要焦點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)基于PC機(jī)或者工業(yè)計(jì)算機(jī)的兩級(jí)控制【4】。它的優(yōu)點(diǎn)就是熟悉的開發(fā)環(huán)境以及快速開發(fā)，它的缺點(diǎn)就是成本高，數(shù)據(jù)冗余，實(shí)時(shí)性差；第三就是基于MCU-PMAC的構(gòu)架【5】。因?yàn)樾枰獙?duì)控制單元（MCU）有高性能及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的要求，同時(shí)PMAC的價(jià)格昂貴，開發(fā)環(huán)境與windows先比也有很大區(qū)別，所以這方面的研究比較少。
在本文中，我們提議一種采用ARM9作為上位機(jī)，PMAC2作為下位機(jī)，μc Linux作為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式數(shù)控結(jié)構(gòu)。
此系統(tǒng)是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，它可以歸納為網(wǎng)絡(luò)，ARM9和PMAC2三層構(gòu)架包括了數(shù)據(jù)傳輸，控制和操作。它可由遠(yuǎn)程主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口W3100A控制；與此同時(shí)嵌入式系統(tǒng)可以看做一個(gè)獨(dú)立的主機(jī)實(shí)現(xiàn)像編寫程序，仿真，加載和控制等操作。PMAC2屬于第三層，它實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性任務(wù)比如：插補(bǔ)算法，刀具補(bǔ)償和同步控制，配置上述提到的功能都是硬件的任務(wù)，同時(shí)軟件配置包括兩個(gè)方面，就是一套操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。最終進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的功能。得出結(jié)論就是此系統(tǒng)能處理多個(gè)并行任務(wù)并且有望成為一種新型數(shù)控設(shè)備。本文的組織如下：第二部分介紹嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)；第三部分描述嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)；第四部分介紹功能測(cè)試及結(jié)果；第五部分是討論與總結(jié)；最后以參考文獻(xiàn)作為論文結(jié)尾