专利名称：一种双核cpu的嵌入式数控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控设备技术领域，特别是涉及一种双核CPU的嵌入式数控系统。
背景技术：
目前,现有CNC(Computer numerical control,计算机数字控制机床)数控系统的结构主要分为两种。图I是第一种现有数控系统的结构示意图，如图I所示，该数控系统包括一个CPU、显示电路和控制信号输出单元，所述一个CPU同时实现插补运算与图像实时显示，导致插补运算与图像显示的实时性较差。图2是第二种现有数控系统的结构示意图， 如图2所示，该CNC主控板包括CPU和控制信号输出单元，其只是一个执行插补运算的运动卡，功能单一，因此其必须通过连接智能图像显示工作站以实现图像实时显示，导致采用该数控系统的系统结构复杂。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双核CPU的嵌入式数控系统，提高实时性和可靠性，降低系统体积和成本。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种双核CPU的嵌入式数控系统，包括ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核，以及连接ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核的共享内存和EtherCAT网口，所述ARM嵌入式微控制核与显示单元和外围电路相连，并通过EtherCAT网口与上位机相连；所述DSP数字信号处理核通过通过EtherCAT网口与伺服驱动器相连。所述双核CPU 为 Texas Instruments 公司的 TMS320DM8148 芯片。所述外围电路包括电源接口电路、USB接口电路、串行接口电路、显示接口电路、键盘接口电路、储存接口电路和指示接口电路。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本实用新型双核CPU的嵌入式数控系统通过设置两个CPU，将人机界面和插补算法分给两个CPU执行，并通过内部高速RAM同步协调两个CPU的运算，从而实现了以较佳的实时性同时实现插补运算与图像显示。在显示装置端，比如彩色液晶显示器上，加工程序被动态模拟，可将加工时的刀具轨迹进行动态图像显示，直观逼真，在极大满足加工要求的同时，保证了工件加工的速度和精度。由于采用以上技术方案，提高了系统的实时性、可靠性和可重用性。
图I是第一种现有数控系统的结构示意图；图2是第二种现有数控系统的结构示意图；[0011]图3是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型的实施方式涉及一种双核CPU的嵌入式数控系统，如图I所示，包括ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核，以及连接ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核的共享内存和EtherCAT网口，所述ARM嵌入式微控制核与显示单元和外围电路相连，并通过EtherCAT网口与上位机相连；所述DSP数字信号处理核通过通过EtherCAT网口与伺服驱动器相连。所述外围电路包括电源接口电路、USB接口电路、串行接口电路、显示接口电路、键盘接口电路、储存接口电路和指示接口电路；所述双核CPU为TexasInstruments 公司的 TMS320DM8148 芯片。所述双核CPU嵌入式数控系统中的ARM Cortex-A8嵌入式微控制核采用哈佛结构，用于实现人机接口、系统管理界面、仿真显示和G代码编译功能；所述双核CPU嵌入式数控系统中的DSP数字信号处理核，用于实现高速实时的插补算法。所述的双核CPU嵌入式数控系统，其中，所述ARM Cortex_A8嵌入式微控制核中的G代码解析模块，用于在用户输入G代码后，将代码翻译成数控系统能够控制各个电机的指令，包括G指令、M指令、S指令、F指令和T指令。所述的双核CPU嵌入式数控系统，其中，所述ARM Cortex-AS嵌入式微控制核中的仿真模块，用于用户在输入一个完整的加工代码后，通过G代码解析模块完成解析后，将整个加工过程通过3D实物逼真的显示整个加工过程。所述的双核CPU嵌入式数控系统，其中，所述DSP数字信号处理核中的插补算法，先将加工对象的加工轮廓按照数据采样插补算法分割成若干直线段进行粗插补；再对粗插补输出的微小线段进行精插补。所述的双核CPU嵌入式数控系统，其中，所述DSP数字信号处理核中的EtherCAT网口，DSP数字信号处理核运行的插补算法，运算结果通过EtherCAT网口发往所有的伺服驱动器，其实时性和可靠性是公认的。本实用新型双核CPU的嵌入式数控系统采用双核CPU中的哈佛结构的ARMCortex-AS嵌入式微控制核作为人机界面主控制器，采用DSP数字信号处理核作为插补控制器。在ARM Cortex_A8主控制器中，移植了嵌入式操作系统Embedded Windows CE5. O,加载0penGL2. O以提供显示丰富的3D加工零件动态显示；数控系统的核心加工模块，包括软PLC单元、I/O控制单元、位置控制单元、G代码解析单元以及刀具和间隙补偿单元等，在ARMCortex-AS微控制核中以API的形式提供；最上层的根据各种加工需要而开发的数控加工应用程序在ARM Cortex-AS中以图形化界面的方式向用户提供。如此，在DSP数字信号处理核中进行插补运算，极大的提高了数控加工的实时性和精确性。采用上述双核CPU并不是必须的，也可以采用其他相同功能和运算能力的双核CPU。 所述双核CPU嵌入式数控系统的插补控制器采用DSP数字信号处理核，实现了高速实时的插补算法。系统插补采用两级插补方案，先将加工对象的加工轮廓按照数据采样插补算法分割成若干至线段，以进行粗插补；再对粗插补输出的微小线段进行精插补。[0018]本实用新型双核CPU嵌入式数控系统的硬件结构如图3所示，其中双核CPU中包括了 ARM Cortex-A8嵌入式微控制核、DSP数字信号处理核和连接ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核的共享内存。在ARM Cortex-A8嵌入式微控制核中，包括了 G代码解析模块、软PLC核、Embedded Windows CE5. O操作系统、储存模块以及各种外围接口模块。ARMCortex-AS嵌入式微控制核主要是实现人机界面，完成加工程序的输入、预编译、轨迹计算、速度计算、加工零件图形的模拟仿真和加工过程零件的动态显示等任务。在ARMCortex-AS嵌入式微控制核中，通过人机界面读入零件加工程序，经预编译。轨迹计算和速度计算后，生成用于插补的数据，并通过内部共享RAM发给DSP数字信号处理核，由DSP数字信号处理核完成插补运算，并将插补运算结果通过EtherCAT网口发给所有伺服驱动器，使数控机床进行加工运动。本实用新型中的ARM Cortex_A8嵌入式微控制核还可以向DSP数字信号处理核发出各种人工干预信息，改变数控机床的运动状态。而实时性要求严格的任务，如位置限制信号和回零信号的处理，以及一些系统运行安全性检查等，则在DSP数字信号处理核直接进行。ARM Cortex-AS嵌入式微控制核只接收处理完后的信息，并将其显示，从而保证系统的安全运行。本实用新型双核CPU的嵌入式数控系统通过设置两个CPU，将人机界面和插补算法分给两个CPU执行，并通过内部高速RAM同步协调两个CPU的运算，从而实现了以较佳的实时性同时实现插补运算与图像显示。在显示装置端，比如彩色液晶显示器上，加工程序被动态模拟，可将加工时的刀具轨迹进行动态图像显示，直观逼真，在极大满足加工要求的同时，保证了工件加工的速度和精度。由于采用以上技术方案，提高了系统的实时性、可靠性和可重用性。权利要求1.一种双核CPU的嵌入式数控系统，包括ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核，以及连接ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核的共享内存和EtherCAT网ロ，其特征在于，所述ARM嵌入式微控制核与显示单元和外围电路相连，并通过EtherCAT网ロ与上位机相连；所述DSP数字信号处理核通过通过EtherCAT网ロ与伺服驱动器相连。
2.根据权利要求I所述的双核CPU的嵌入式数控系统，其特征在干，所述双核CPU为Texas Instruments 公司的 TMS320DM8148 芯片。
3.根据权利要求I所述的双核CPU的嵌入式数控系统，其特征在于，所述外围电路包括电源接ロ电路、USB接ロ电路、串行接ロ电路、显示接ロ电路、键盘接ロ电路、储存接ロ电路和指示接ロ电路。
专利摘要本实用新型涉及一种双核CPU的嵌入式数控系统，包括ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核，以及连接ARM嵌入式微控制核和DSP数字信号处理核的共享内存和EtherCAT网口，其特征在于，所述ARM嵌入式微控制核与显示单元和外围电路相连，并通过EtherCAT网口与上位机相连；所述DSP数字信号处理核通过通过EtherCAT网口与伺服驱动器相连。本实用新型能够提高实时性和可靠性，降低系统体积和成本。
文档编号G05B19/18GK202372834SQ20112050879
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者卢鸥, 屠伟伟, 岳巍, 廖丽丹 申请人:宁波海迈克数控技术有限公司