基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计
基于Linux和ARM的嵌入式智能控制系统软件编程的设计与实现
作者简介：顾而立，上海交通大学自动化系，硕士研究生，上海２００２２４０ 邵惠鹤，上海交通大学自动化系，教授．博士生导师。上海２００２２４０
５５
万方数据
ＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＶ０１．２４，Ｎｏ．８，２００８
技术交流
微型电脑应用
２００８年第２４卷第８期
ｊ＝ｏ
１
其中巧，Ｋ，也是可选择的参数。ｅ ｔ为当前时刻的偏差，
ｅ川为前一时刻的偏差，Ｔ为控制周期（秒）。舻ｉ互， 曰取５－－１０之间的数，此对象中，取９＝６。
５小结
本设计无论在实验室还是工业上都能非常方便的达 到智能控制的功能，将软件和硬件系统结合起来，形成 真正的嵌入式产品。将是一个用途非常广泛且小巧的设 备，而且成本低廉，意义十分重大。
１０）运行．，ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ—ｑｃｏｎｆｉｇ ｌｏｃａｌ—ｅｍｂｅｄｄｅｄ锄
——ｓｈａｒｅｄ－ｓｙｓｔｅｍ·－ｌｉｂｊｐｅｇ－ｓｙｓｔｅｍ－ｌｉｂｐｎｇ－ｓｙｓｔｅｍ－ｚｈｂ－ｑｔ－ｇｆｆ －ｔｈｒｅａｄ－ｎｏ－ｑｖｆｂ—ｎｏ－ｘｆｔ—ｎｏ－ｉｐｖ６－－ｑｔ－ｍｏｕｓｅ－ｌｍｕｘｔｐ －－ｎＯ—ｍｏｕｓｅ－ｐｃ—ｄｉｓａｂｌｅ—ｓｑｌ
（下转第４５页）
万方数据
ＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＶｏＬ ２４，Ｎｏ．８，２００８
技术交流
微型屯脑应用
２００８年第２４卷第８期
为了了解和控制缺陷带来的费用，必须测量缺陷排除的 效果。对于几十行到几百行的程序，可能只引入很少的缺陷。 尽管发现和修复这些缺陷会带来一点麻烦，但通常不会花费 很长的时间。但是，对于较大型的程序，就需要很多时间来 发现和修复缺陷。在设计和编码阶段引入缺陷，当发现和排 除这些缺陷时，又需要花费更多的时间进行重新设计和重新 编码。在这段时间也会引入更多的缺陷。为了更好地解决这 个个问题，就需要减少缺陷引入率，增加缺陷排除率。为了 做到这一点，必须计算和跟踪缺陷的引入率和排除率。
基于ARM设计的嵌入式数控系统方案
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。
一种基于ARM的嵌入式数控系统
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］。
一种基于ARM的嵌入式数控系统
关键词 ： ＡＲ Ｍ； 运动控制 ； 嵌 入 式 Fra bibliotek 控 系 统
中图 分 类 号 ： Ｐ ３ ５ ２ ． ７
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ６ ７ ３ － ８ ０ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ １ ４ 一 Ｏ ４
Ａｎ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ＣＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＲＭ
Ａ ｐｒ ． ２０１ ３
一
种 基 于 ＡＲＭ 的嵌 入 式 数 控 系统
胡 森 ， 郭 庆 ， 王卫 俊
（ 桂 林 电子 科技 大 学 电 子 工程 与 自动 化 学 院 ， 广西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
摘
要： 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 ＡＲ Ｍ 的嵌入 式数控 系统。Ａ ＲＭ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｍａ ｋ ｅ ＣＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｍｏ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｉ ｌ ｅ ，ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｃ ＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＲＭ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ＡＲＭ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｐ ｅ ｒ ｉ ｐ ｈ ｅ ｒ ａ １ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｉ ｐ ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ｉ ｐ ＭＣ Ｘ３ １ ４ ＡＬ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｏ — ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ￥ ３ Ｃ２ ４ ４ ０ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｏ ｆ ＣＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｓ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｃ ｏ ｍｍａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ｉ ｐ Ｍ ＣＸ３ １ ４ ＡＬ．Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ｉ ｐ Ｍ ＣＸ３ １ ４ ＡＬ ． Ｔｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ＡＣ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｒ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｄ ｅ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｌ ｓ ｏ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｒ ｅ ｆ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｉ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ 。 Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＡＲＭ ；ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ；ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｃ ＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
基于DSP处理器的嵌入式实时操作系统设计与实现
基于DSP处理器的嵌入式实时操作系统设计与实现嵌入式系统在现代科技中扮演着越来越重要的角色。
而嵌入式实时操作系统则是嵌入式系统的核心之一。
它不仅能够协调和管理系统中各个部件的工作，还可以为系统提供一定的实时性和可靠性保障。
因此，对于一个嵌入式系统设计者来说，实时操作系统的设计与实现无疑是一个必要而且极具挑战性的任务。
基于DSP处理器的嵌入式实时操作系统设计与实现，更是一个既难又重要的课题。
目前，很多先进的嵌入式系统均采用DSP处理器进行实现，其主要原因就在于DSP处理器具备高效、低功耗和高精度等特点。
因此，在该领域内掌握DSP 技术，进一步了解DSP处理器如何运作，并拥有开发基于DSP处理器的实时操作系统的能力，对于嵌入式系统领域的专业人士来说是非常重要的。
那么，什么是嵌入式实时操作系统呢？嵌入式实时操作系统是指一种需要满足实时性要求的嵌入式操作系统。
在实时操作系统中，任务的执行时间至关重要，具备良好的实时性能意味着系统可以对时间敏感的任务快速响应。
所以，在实时操作系统中，任务的调度和执行必须具备实时性。
接下来，我们将深入探讨基于DSP处理器的嵌入式实时操作系统的设计和实现。
一、DSP处理器的介绍DSP处理器（Digital Signal Processor），也称数字信号处理器，主要用于数字信号的处理和分析。
DSP处理器因为其在数字信号处理领域上卓越的性能而被广泛应用于音视频处理、无线通讯、人工智能等领域。
与传统的微处理器不同，DSP 处理器主要用于数字信号的处理，其具有高速运算、多线程、专用指令集等专业化特性，可以做到很高的运算速度和效率。
在嵌入式系统中，随着时代的发展，作为一款高速低功耗的数字信号处理器，DSP处理器的重要性与日俱增。
然而，要实现一款基于DSP处理器的嵌入式系统，并不是一件容易的事情，需要设计者熟练掌握DSP处理器的运行特性和指令集，并将其应用于实时操作系统的设计和实现中。
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》一、引言随着科技的进步和工业自动化的发展，数控系统作为现代制造业的核心技术，其性能和效率的要求日益提高。
传统的数控系统受限于硬件架构和操作系统，难以满足高精度、高速度和高效率的加工需求。
因此，基于多核ARM的实时Linux操作系统在数控系统中的应用研究，成为了一个热门的研究方向。
本文将深入探讨这一技术的优势、应用以及潜在的研究方向。
二、多核ARM处理器与实时Linux概述多核ARM处理器以其低功耗、高性能的特点，在嵌入式系统中得到广泛应用。
实时Linux作为一种强大的操作系统，能够在多任务环境下保证系统的实时性，满足数控系统对高精度、高速度的处理需求。
将多核ARM处理器与实时Linux相结合，能够为数控系统提供更强大的计算能力和更稳定的运行环境。
三、基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用1. 硬件架构优化：多核ARM处理器具有多任务并行处理的能力，能够提高数控系统的处理速度和精度。
通过优化硬件架构，如采用高性能的多核ARM处理器、合理的内存布局和高速的数据传输接口，能够进一步提高数控系统的性能。
2. 实时性保障：实时Linux操作系统能够在多任务环境下保证系统的实时性，满足数控系统对高精度、高速度的处理需求。
通过优化实时Linux的操作策略和调度算法，能够进一步提高系统的响应速度和稳定性。
3. 数控系统功能扩展：基于多核ARM的实时Linux能够为数控系统提供更强大的计算能力和更丰富的功能。
例如，通过引入机器视觉、人工智能等技术，实现智能化的加工和检测；通过优化人机交互界面，提高操作便捷性和舒适性。
四、应用案例分析以某数控机床为例，采用基于多核ARM的实时Linux操作系统后，机床的加工精度和速度得到了显著提高。
通过优化硬件架构和软件算法，实现了多任务并行处理，提高了机床的响应速度和稳定性。
同时，引入了机器视觉技术，实现了自动检测和调整刀具路径，提高了加工效率和精度。
基于嵌入式Linux数控系统设计与实现
安全性和可靠
软件安全：采用 Linux操作系统， 具有较高的安全 性
可靠性测试：经 过严格的测试和 验证，确保系统 可靠性
实时性分析：对系 统的实时性进行分 析和优化，确保满 足数控加工的要求
实际应用案例分析
嵌入式Linux数控系统在工 业自动化领域的应用
实时性能：保 证系统的实时 性，以满足数 控加工的要求
安全性：提高 系统的安全性， 防止病毒和黑
客攻击
标准化：推动 行业标准化， 促进不同系统 之间的互操作
性和兼容性
行业应用前景与市场机遇
嵌入式Linux数控系 统在智能制造领域的 应用将不断扩大
随着工业4.0的推进， 嵌入式Linux数控系 统的市场需求将持续 增长
嵌入式Linux数控系统的 设计与实现
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 嵌 入 式 L i n u x 数 控
系统的硬件设计
05 嵌 入 式 L i n u x 数 控 系统的实现与测试
02 嵌 入 式 L i n u x 数 控 系统概述
嵌入式系统具有 低功耗、小体积、 低成本等特点， 广泛应用于工业 控制、智能家居、 医疗设备等领域。
嵌入式Linux数 控系统是一种基 于Linux操作系 统的嵌入式系统， 用于实现数控加 工、自动化控制 等功能。
数控系统的概念和应用
数控系统是一种用于控制机床的计算机系统，能够实现高精度、高效率的加工。
选择合适的开发工具和软件库，简化软件设计和开发过程，提高开发效率 和软件质量。
驱动程序开发与设备管理
驱动程序的作用： 连接硬件和软件， 实现数据传输和控 制功能
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》一、引言随着工业自动化程度的不断提高，数控系统在制造业中扮演着越来越重要的角色。
为了满足日益增长的复杂性和实时性需求，数控系统必须具备强大的计算能力和高效的响应速度。
近年来，基于多核ARM的实时Linux系统因其高性能、低功耗、高可靠性等特点，在数控系统中得到了广泛应用。
本文旨在研究基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用，探讨其优势、挑战及未来发展方向。
二、多核ARM与实时Linux技术概述多核ARM是一种基于ARM架构的多核处理器，具有高性能、低功耗、高集成度等优点。
实时Linux是一种用于实时系统的Linux变种，具有高实时性、高稳定性和高可靠性等特点。
将多核ARM与实时Linux相结合，可以充分发挥二者的优势，为数控系统提供强大的计算能力和高效的响应速度。
三、基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用1. 硬件架构设计在数控系统中，多核ARM处理器作为核心硬件，负责处理各种复杂的计算和控制任务。
通过合理的硬件架构设计，可以实现多任务并行处理，提高系统的整体性能。
同时，采用实时Linux操作系统，可以保证系统的实时性和稳定性。
2. 数控系统功能实现基于多核ARM的实时Linux系统可以实现对数控系统的各种功能进行高效处理，包括数控编程、机床控制、数据采集与处理、故障诊断与报警等。
通过优化算法和程序，可以提高系统的响应速度和计算精度，从而满足各种复杂加工需求。
3. 实时性能优化实时性能是数控系统的关键指标之一。
通过优化实时Linux 系统的调度策略、中断处理和任务优先级等，可以保证系统在各种负载下都能保持良好的实时性能。
同时，采用多核ARM处理器的并行计算能力，可以进一步提高系统的处理速度和响应速度。
四、应用优势与挑战1. 应用优势（1）高性能：多核ARM处理器和实时Linux系统的结合，使得数控系统具有强大的计算能力和高效的响应速度。
基于ARM9的嵌入式数控铣床控制系统的设计的开题报告
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和DSP的嵌入式智能仪器系统设计.
基于ARM和DSP的嵌入式智能仪器系统设计1 引言随着智能仪器及控制系统对实时性信号处理的要求不断提高和大规模集成电路技术的迅速发展。
越来越迫切的要求有一种高性能的设计方案与之相适应，将DSP技术和ARM技术结合起来应用于嵌入式系统中，将会充分发挥两者优势以达到智能控制系统中对数据的实时性、高效性的通信要求。
该嵌入式系统要求实时响应，具有严格的时序性。
其工作环境可能非常恶劣，如高温、低温、潮湿等，所以系统还要求非常高的稳定性。
2 嵌入1 引言随着智能仪器及控制系统对实时性信号处理的要求不断提高和大规模集成电路技术的迅速发展。
越来越迫切的要求有一种高性能的设计方案与之相适应，将DSP技术和ARM技术结合起来应用于嵌入式系统中，将会充分发挥两者优势以达到智能控制系统中对数据的实时性、高效性的通信要求。
该嵌入式系统要求实时响应，具有严格的时序性。
其工作环境可能非常恶劣，如高温、低温、潮湿等，所以系统还要求非常高的稳定性。
2 嵌入式系统的总体设计2.1 核心器件的主要功能ARM和DSP分别选用Cirrus Logic公司的EP7312、TI公司的TMS320VC5402。
充分利用ARM丰富的片上资源和DSP强大的信号处理功能，实现高效性、实时性的信号处理及网络通信功能。
EP7312是专为高性能、超低功耗产品而设计的微处理器，采用ARM7TDMI处理器内核，具有8kB高速缓冲存储器，支持存储器管理单元，片内集成了液晶显示器控制器，键盘扫描器，数字音频接口，完全的JTAG等功能，广泛地应用于嵌入式领域。
TMS320C54xDSP提供了McBSPs（多通道缓冲串口）；6通道的DMA 控制器；可以与外部处理器直接通信的8位增强HPI（主机接口）。
选择这样的SOC（片上系统）作为该系统的核心器件，使得其稳定可靠并具有广泛的扩展功能。
2.2 系统总体设计及工作原理系统总体设计框图如图1所示。
本系统主要是实现信号的实时性处理及传输，满足工业现场及各种测量仪器的高可靠性要求。
基于ARM+DSP嵌入式数控系统设计
Ｏ ｕ ａ ｒ ｗ Ｏ，Ｏ Ｓ ０ ） ｐ ｔ（ ｄ ＋ ｒ ｘ Ｏ０ ； ｆ ｒ（ｏ ｎ ０ ｃ ｕ ｔ １ ０ ｃ ｕ ｔ ＋ ； ｏ ｃ ｕ ｔ ； ｏ ｎ ＜ ０ ： ｏ ｎ ＋ ） ｒ ｎ ｅ（ｘ ， １ ７ ０ ； ａ ｇ Ｏ ｆ ５ ０ ）
地 址 线 、 ｌ位 数 据 线 以 及 一 些 读 写 控 制 信 号 线 等 。 运 动 控 制 芯 片 ６ ＭＸ １Ａ 与￥ Ｃ４ ０ Ｃ３４ ｓ ３２ １ 处理器 就 是通过 这个 标准 的 总线接 口电路而 连接 的 。
特别 要注 意 的是 ，￥ Ｃ ４ ０ Ｉ ０ ３ ２ １ 的 ／ 引脚 的工 作 电压 和Ｍ Ｘ １Ａ 的工作 电 Ｃ ３４ ｓ
ａ ＝ ａ Ｐ １ ｉ ｅ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｇ ｐ ｅ ） ａ Ｃ ｌ ｕ Ｔ ｍ （ｗ ｈ Ｄ ｎ ｓ ｅ ｄ ；
Ｔ ｍ ｔ ａｉ ｉ ｐ ｅ ： ｅ ｐ ａ ｎ ｅ ｄ ｓ
嵌 入式 系统 广泛 应用 于 汽车 制造 、通 信 终端 、家 用 电器 、机 电设 备等 各 种控 制领 域 ，随 着 电子 信 息技 术及 控制 技 术 的迅猛 发 展 ，嵌 入式 技 术 日 臻 成 熟。将 嵌 入式 技 术 与数控 技 术有 机 结合 ，可 以充分 发挥 嵌 入式 数控 系 统 兼备 嵌入式 技 术和数 控技 术 的优 势， 设计 出性 能更优 的数 控产 品 ［］ １。 本 文设 计 的嵌入 式数 控 系统 ，基 于Ａ ＭＤ Ｐ Ｒ ＋Ｓ 硬件 控制 ，利用 Ｌｎ ｘ ｉｕ 操作 系 统源 代码 软 件控 制 。通 过操 作 系统 和 系统 模块 的裁 剪 设 计、 软硬 件 系统 的开发 ，设计 出一种 新的 高性 能的 嵌入式 数控 系统 。 １基于 Ａ Ｍ＋ Ｓ 的嵌 人式 数控 系统 模型 Ｒ Ｄ Ｐ 该嵌 入式 数控系 统可 分为运 动控 制软 件层 、操作 系统 层和 硬件层 ［］ ２。 底 层硬 件 层 的Ａ Ｍ Ｒ 处理 器 采 用￥ Ｃ４０ （ ３２ １是 韩 国三 星 （ ａ ｓｎ ）公 ３２ １ ￥Ｃ４ ０ Ｓｍ ｕ ｇ 司 设计 的３位 ＲＳ 嵌入 式处 理 器 ）和 Ｍ Ｘ１Ａ （Ｃ ３４ｓ 日本Ｎ Ｖ 电子 ２ ＩＣ Ｃ３ ４ｓ Ｍ Ｘ １Ａ 是 ＯＡ 有 限公 司研制 的Ｄ Ｐ Ｓ 运动控 制专 用芯 片 ）。 中间层 为嵌 入 式数控 系 统的操 作
基于ARM的嵌入式数控系统的研究
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和Linux的嵌入式数控系统设计
基于ARM和Linux的嵌入式数控系统设计
屈杰敏;罗福源;游有鹏
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2013(042)005
【摘要】为了丰富ARM9处理器S3C2440A芯片的片上资源,采用单CPU架构设计了基于ARM和Linux的嵌入式数控系统.以Linux系统为软件平台,通过对Linux进行基于Xenomai的实时性改造,使之满足数控系统控制要求.最后对数控系统的软件结构进行研究设计,并介绍了数控系统实时任务与非实时任务的编程实现方法.
【总页数】4页(P130-132,135)
【作者】屈杰敏;罗福源;游有鹏
【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】TH12;TP272
【相关文献】
1.基于ARM9微处理器的实时Linux嵌入式数控系统的设计 [J], 王荣;张少坤
2.基于ARM和RT-Linux的嵌入式机床数控系统设计 [J], 冷春艳;徐鸣鹤;田丰
3.基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计 [J], 李善锋;刘敬猛;徐东;陈柏成
4.基于ARM-Linux的嵌入式数控系统设计 [J], 刘志芳;阮建雯;刘志彦
5.基于ARM及嵌入式Linux的线切割数控系统开发 [J], 吴文君;顾琳;徐笠云;董大为;曹锟;赵万生
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基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计
基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计李善锋;刘敬猛;徐东;陈柏成【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2012(40)13【摘要】提出一种以ARM+DSP等为硬件基础的嵌入式Linux数控系统设计方案,将数控系统按实时性分为实时模块和非实时模块,采用运动控制芯片DSP保证实时性,ARM-Linux则运行实时性要求不高但功能复杂的数控任务.数控系统硬件上采用主从式双CPU结构,软件架构包括界面层、实时层和非实时层.该方案充分利用了Linux的健壮、开源、应用广泛和运动控制芯片PCL6045功能强大、算法成熟的优势完成高性能、低成本3轴联动数控系统的设计.实验结果表明:该数控系统实时性好、可移植性强.%A novel embedded Linux CNC system based on ARM and DSP was introduced. The CNC system was divided into realtime modules and non real-time modules. The motion control DSP chip can ensure real time, and the ARM-Linux was used to run non real-time complex CNC tasks. The hardware structure was dual-CPU of master/slave mode, and the software architecture contained interface layer, real-time layer and the non real-time layer. The design of high-performance and low-cost three-axis CNC system takes advantage of Linux's robust, open-source and the chip PCL6045 owned powerful function and sophisticated algorithms. The experimental result indicates that the embedded Linux CNC system has perfect real-time and portability.【总页数】4页(P94-97)【作者】李善锋;刘敬猛;徐东;陈柏成【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.基于RTAI的嵌入式Linux水射流数控系统设计 [J], 黄国华;俞涛;王文斌2.基于ARM+DSP结构的数控系统在弯箍机上的应用 [J], 奚长浩;李正义;周会成3.基于ARM+DSP双核的电视信号采集系统设计 [J], 侯冬晴4.基于嵌入式Linux数控系统设计与实现 [J], 赵明5.基于ARM+DSP的谐波实时闭环控制系统设计 [J], 杜俊杰; 和立辉; 杜洋; 田如钢; 陈岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ARM和DSP的数据处理系统中嵌入式应用研究
《工业控制计算机》2009年22卷第8期本文就ARM 与DSP 的通信连接、ARM 和LCD 的驱动电路做一些介绍，同时介绍了它们在Linux 下的驱动程序设计要点。
1系统方案1．1硬件方案本系统硬件结构由三部分组成：①DSP 部分，芯片选用的是德州仪器的TMS320C6713，它提供和主机通信的HPI 接口和外部主机进行通信。
②ARM 部分，ARM 是系统的主控部分，采用的是ATMEL 公司的AT91RM9200，它是一款工业级的ARM 芯片，适用于低功耗、工作严格稳定的场合，它主要用于运行Linux 操作系统以对整个系统进行有效的管理。
③LCD 驱动电路，能提供LCD 显示所需要的时序和显示缓存。
系统硬件连接如图1所示。
DSP 把从数据采集电路送过来的数据进行处理，得到规定格式的数据，经过一个buffer 送到ARM 中，文献[1]对ARM 和DSP 接口的通信设计进行了论述，其直接把DSP 和ARM 的数据总线相连。
图1系统硬件连接图但笔者认为这里的buffer 是必不可少的，因为没有这个buffer 的时候ARM 的数据总线会受到DSP 的影响而无法正常启动，由DSP 处理好的数据在ARM 中依靠人机交互软件和显示驱动程序送给LCD 驱动电路转而驱动液晶显示器进行图形化的显示。
1．2软件方案本文涉及到的软件主要是Linux 下的设备驱动程序。
从内核的角度来看，驱动程序是一个设备的代表。
当内核需要与某个设备交互时，它找到该设备的驱动程序模块，而后通过标准的接口调用驱动程序的相应函数，从而控制该设备。
内核不需要知道驱动程序如何工作，也不需要了解设备的细节，设备的细节由驱动程序掌握。
本文主要需要两个驱动程序，一个是针对DSP 和ARM 之间的HPI 接口数据通信驱动，以下简称HPI 驱动。
HPI 驱动负责将上层应用程序发过来的命令通过HPI 接口转发给DSP ，然后把DSP 处理后的数据通过HPI 接口读取到ARM 的存储空间中，继而回传给上层应用程序。
基于ARM的嵌入式Linux系统研究与应用
山东大学硕士学位论文ABSTRACTResently,elnbeddedsystemsarewidelyaPPliedinallnostallfields.Me别即界hile, withtheunceasingenhaneementPeri沁rmanceofthee找lbeddedProeessor,esPecially thewideuseofthe32bitsInicroProeessor,embeddedoperatingsystemsgradually becomethemost加Portanteonstituentoftheembeddedsystems.Inallkindsofe找lbedded叩eratingsystems,LinuxhastheadvantageofoPensource,g以对Peri沁rmanee,即dsttDngcaPacityofne七万orksuPPorting,50ithasbeenwidelyusedin embeddedsystemsandacc印tedbytheembeddedsysterndesigners.It15ofgreat theoretlcalandPraCticalsignifieaneetostudythetheoryofLinuxoPeratingsystem,to Portthe。
旧beddedLinuxsystemandtodeveloPtheaPPlieationProcedure.TheS3C2410ACPUandtheStruc奴ireofthesystemh田吐warePlatformarefirstly intrDducedinthisPaPer.Basedonthis,theresearchofthisPaPer15tobulldan embeddedLinuxsystemandportitintothet田名ethardwarePlatform.Firstly,而s PaPerdeseribeshowtoestablishthecrosseomPilingenvironment.Afterthereseareh oftheworkPrineiPleoftheembeddedbootloaderandtheanalysesofthestructt叮eofVT犷I,VIVIhasbeenPortedintothet雌ethardwarePlatform.Basedontheanalyses ofthes仃uctLireofLinuxkemel,themethodsofkemelPortingandeonfigl叮ationare diseussed.ThenthebulldingofthecontentoftheLinuxrootfilesystemandthe seleetionofmultinletyPefilesysternareintl.odueed.After五nishingPoningtheLinux kemelandfilesystems,thisPaPeralsoresearchesthethooryofLinuxdevicedriver,访廿。
基于ARM与LINUX的嵌入式智能控制系统软件编程设计及实现
相应 的模 型 。本 研 究 中， 点讨论 Ｌｎｘ和 Ａ 重 ｉｕ ＫＭ 嵌入 式智能控 制 系统 的软 件编 程设 计与 实现 过程 。
关 键词 ：ＡＲＭ；ｉｕ ； Ｌｎ ｘ 智能控制 系统 ； 软件 编程
Ｌｎｘ 有很 高 的兼容 性 ，可实 现对 多种设备 ｉｕ 具
与 配置 的支持 ， 同时还 具有 很高 的可 开发性 。 因此
Ｌｎ ｘ ｉ 是一 种 十分适 合 的嵌人 式软件 系统 。 ｉｕ 的 ｕ Ｌｎｘ
开发 成本很 低 ， 可实 现尽 快应 用 于各类 硬件系统 中 的 目的 ， 具有 二 次开发 ｌ 目前 ，ｉ ｘ 入 式 系 并 生。 Ｌｎ 嵌 ｕ
成为 一种趋 势 ， 这其 中蕴 藏 的极 大 的市 场操作潜 力 以及 利润 空 间已经 成 为吸引 更 多厂商 的有力 资源 。
微处 理 器类 别 的 总称 。在 当前 ３ 的 ＲＳ ２位 ＩＣ微处
理器 市 场 上 ， 于 Ａ Ｍ 建 构 的微型 处 理器 已经 占 基 Ｒ
嵌入 式 Ｌｎ ｘ ｉｕ 是指 将 原有 Ｌｎｘ的操作 系统通 过修 ｉｕ
据 了相 当高 的份额 。Ａ Ｍ 技术 已经逐 步深 入到 我 Ｒ 们 Ｅ常工 作 与生 活 的各个领域 当中。 多半导体 生 ｔ 很
一
改、 剪接 ， 达到可以在嵌入式系统中完善运行的全
新操 作 系统 。作为 嵌入 式 的 Ｌｎｘ ｉｕ，基 本具备 原有
９０ 一
Ｌｎｘ的一切优 势 特性 ，嵌 入式 并 未 影 响其优 势功 ｉ ｕ 能成为其 被广 泛接 受 的 主要 原 因 。嵌 入式 Ｌｎｘ操 ｉｕ
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》
《基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究》一、引言随着科技的进步和工业自动化的发展，数控系统作为现代制造工艺中的核心部分，对于提升生产效率、保障产品质量及增强系统稳定性有着重要的意义。
在过去的几年里，多核ARM架构的崛起和实时Linux系统的广泛应用，为数控系统的升级和改造提供了新的可能。
本文将探讨基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用研究，并深入分析其实现方法及可能带来的效果。
二、多核ARM架构与实时Linux系统概述1. 多核ARM架构：多核ARM架构以其低功耗、高性能的特点，在嵌入式系统领域得到了广泛的应用。
多核处理器能够同时处理多个任务，提高系统的整体性能。
2. 实时Linux系统：实时Linux系统是一种具有实时特性的操作系统，能够满足对时间敏感的应用需求。
其高可靠性和高稳定性使得它在数控系统等工业控制领域得到了广泛的应用。
三、基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用1. 系统架构设计：在数控系统中，采用多核ARM处理器作为主控制器，配合实时Linux系统，构建一个高效、稳定的控制系统架构。
通过合理的任务调度和资源分配，实现多任务并行处理，提高系统的整体性能。
2. 实时性保障：实时Linux系统的引入，能够确保数控系统的实时性。
通过优先级调度、中断管理和实时响应等机制，实现对外部事件的快速响应和处理，保证系统的稳定性和可靠性。
3. 数控功能实现：在数控系统中，通过实时Linux系统和多核ARM处理器的协同作用，实现数控加工、轨迹控制、误差补偿等功能的精确控制。
同时，通过友好的人机界面，实现对数控系统的便捷操作和维护。
4. 性能优化：通过优化任务调度、内存管理和功耗控制等手段，进一步提高基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的性能。
同时，针对不同数控系统的需求，进行定制化开发，以满足用户的实际需求。
四、应用效果分析1. 提高生产效率：基于多核ARM的实时Linux在数控系统中的应用，能够提高生产效率。
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基于ARM+DSP的嵌入式Linux数控系统设计
随着嵌入式技术的发展，ARM、DSP 处理器性能日益强大，而体积、功耗、成本却不断降低; Linux 操作系统健壮开源、支持多平台、软件资源丰富，可方便移植到嵌入式系统中。
目前ARM-Linux 技术在嵌入式领域得到广泛应用。
近年出现很多专用运动控制DSP 芯片如PCL6045、MCX314 等，运动控制功能强大、插补算法成熟、实时性好。
在这一技术背景下，作者提出一种基
于ARM + DSP 结构的嵌入式Linux 数控系统设计方法，对数控系统小型化、集成化及经济普及化有实际意义。
1 嵌入式Linux 数控架构传统数控系统中广泛采用的解决方案为基于PC 机和运动控制板卡的结构实现方式: PC 机主要实现用户交互、文件管理以及通信等非实时数控操作; 运动控制板卡负责运动控制和机床I /O 等数控系统中对实时性有严格要求的数控功能。
这种结构将数控系统中各功能模块分为实时模块
和非实时模块两类，由运动控制板卡来保证实时性要求，充分利用PC 机软件丰富、功能强大的优势，可实现复杂空间插补算法，数控系统软件功能大大增
多增强，形成数控即软件的概念。
这种方案具有信息处理能力强、运动轨迹控
制准确、开放程度高、通用性好等特点。
但也存在以下缺点: 运动控制卡需要插入PC 机主板的PCI 或ISA 插槽，因此每台数控装置都必须配置一台PC 机作为上位机，无疑对设备的体积、成本和运行环境都有一定限制，难以独立运
行和小型化［1］。
嵌入式Linux 数控系统借鉴传统PC + 运动控制板卡方式，将数控系统也分为实时模块和非实时模块分别实现。
整个系统由硬件层、操作
系统层和应用层组成。
硬件层以ARM-Linux 为总体控制核心完成数控系统中任务调度、NC 代码编译、人机交互、系统监视等非实时数控功能，以DSP。