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 芯片PCL6045 为运动控制核心实现各种数控中的运动控制要求以保证实时性。硬件层之上是操作系统层，这一层又分为驱动层和内核层。开发过程中根据硬件配置，增加相应驱动程序，例如要添加相关存储设备、通信设备与I /O 设备等驱动程序。

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