基于ARM-Windows+CE嵌入式数控系统研究

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2024年7月14日发(作者：)

合肥工业大学

硕士学位论文

基于ARM-Windows CE的嵌入式数控系统的研究

姓名：***

申请学位级别：硕士

专业：机械设计及理论

指导教师：***

20071101

基于ＡＲＭ－ＷｉｎＣＥ的嵌入式数控系统的研究

摘要

当今嵌入式技术的发展突飞猛进，嵌入式系统在很多产业中得到广泛应用

并逐步改变着这些产业。嵌入式技术的发展同样也影响到了数控技术的发展。

论文综述了当前开放式数控系统国内外发展现状，并分析了几种主流开放式数

控系统体系结构的优缺点，进而提出了利用ＡＲＭ处理器和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ操作系

统开发一个基于ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ嵌入式数控系统的原型系统的想法。

论文论述了如何构建ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ数控系统基于￥３Ｃ２４１０开发板的硬件平

台和基于Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．Ｎｅｔ的软件平台；在ＡＲＭ微处理器上构建了基于

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的数控操作系统内核，并利用ＶＩＶＩ

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ把定制的映像加载

到Ｓ３Ｃ２４１０开发板中去。

本文重点针对ＡＲＭ处理器芯片，利用流接口驱动程序结构实现了蓝牙串

口驱动程序的开发，实现了ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ数控系统中机床控制器和移动控制器

的蓝牙通信；研究了如何利用￥３Ｃ２４１０处理器的ＰＷＭ定时器和ＷｉＭｏｗｓ

的中断机制进行数控系统的实时控制。

ＣＥ

关键词：ＡＲＭＷｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ

嵌入式数控系统

蓝牙驱动程序

中断机制

实时控制

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ曩ｎ

Ｅｍｂｅｄｄｅｄ

ＣＮＣ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ＡＲＭ＊ＷｉｎＣＥ

Ａｂｓｔｒａｅｔ

Ｎｏｗ

ｔｈｅ

ｅｍｂｅｄｄｅｄ

ｔｅｃｈｎｉｃａｌ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｂｙｌｅａｐｓ

ａｎｄ

ｂｏｕｎｄｓ，ｔｈｅ

ｅｍｂｅｄｄｅｄ

ｓｙｓｔｅｍ

ｏｂｔａｉｎｓｔｈｅ

ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ｉｎ

ｖｅｒｙ

ｍａｎｙ

ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓａｎｄｉｓ

ｃｈａｎｇｉｎｇ

ｔｈｅｓｅｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ

ｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｔｈｅ

ｅｍｂｅｄｄｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｍｉｌａｒｌｙ

ａｌｓｏ

ａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅ

ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅｐａｐｅｒ

ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ

ｔｈｅ

ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｅ

ｏｆ

Ｏｐｅｎ—Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ

ａｔ

ｈｏｍｅａｎｄ

ａｂｒｏａｄａｎｄｈａｓ

ａｎａｌｙｚｅｄ

ｓｅｖｅｒａｌｋｉｎｄｏｆ

ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ

Ｏｐｅｎ—Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ

ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

ｇｏｏｄ

ａｎｄｂａｄ

ｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｎ

ｐｒｏｐｏｓｅｄ

ａｎ

ｉｄｅａｏｆ

ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ

ｕｓｅ

ａ

ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ

ｓｙｓｔｅｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

ＡＲＭ－ＷｉｎＣＥ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ

ｍａｄｅｏｆ

ＡＲＭ

ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ

ａｎｄ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ

ｏｐｅｒａｔｉｎｇ

ｓｙｓｔｅｍ．

Ｔｈｅ

ｐａｐｅｒ

ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ

ｈｏｗ

ｔｏ

ｂｕｉｌｄ

ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ

ｈａｒｄｗａｒｅ

ｏｎ

ｏｎ

ｐｌａｔｆｏｒｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

Ｓ３Ｃ２４ｌ０

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｂｏａｒｄａｎｄ

ｓｏｆｔｗａｒｅ

ｐｌａｔｆｏｒｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．Ｎｅｔ．ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣＮＣ

ｋｅｒｎｅｌ

ｔｈｅ

ＡＲＭ

ｍｉｃｒｏｎｆｏｃｅｓｓｏｒ

ｂａｓｅｄ

ｔｈｅ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

Ｃ嚣ｏｐｅｒｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍ。ａｎｄ

ｔｈｅ

ｕｓｅ

ｏｆＶｌＶｌＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ

ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄ

ｉｍａｇｅ

ｌｏａｄｉｎｇ

ｔｏ￥３Ｃ２４１０

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｂｏａｒｄｔｈｅｓａｍｅ

ｔｉｍｅ．

Ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒ

ｆｏｃｕｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

ＡＲＭ

ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃｈｉｐ．ｕｓｉｎｇ

ｓｔｒｅａｍ

ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｒｉｖｅｒ

ｐｒｏｇｒａｍ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏ

ａｃｈｉｅｖｅ

ａ

Ｂｌｕｅｔｏｏ攮ｓｅｒｉａｌ

ｐｏｒｔ

ｄｒｉｖｅｒ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ａｃｈｉｅｖｅｄ

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

ｂｅｔｗｅｅｎ

ｍａｃｈｉｎｅ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ａｎｄ

ｍｏｂｉｌｅ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

ｉｎ

ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ

ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ

ａｎｄ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ

ｏｎ

ｈｏｗ

ｔｏ

ｕｓｅ

ＰＷＭ

ｔｉｍｅｒｓ

ｏｆｔｈｅＳ３Ｃ２４ｌ０

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ

ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

ｔｏ

ｐｒｏｇｒｅｓｓ

ｔｈｅ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ

ｒｅａｌ．ｔｉｍｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ。

Ｋｅｙ

ｗｏｒｄｓ：

ＡＲＭ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥＥｍｂｅｄｄｅｄ

ＣＮＣ

ｓｙｓｔｅｍ

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ

Ｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒ

Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ

插图清单

ＷＳ．ｍＣＮＣ蠡鼋体系结构……．…………………………。．７

图２．２

人机协同的浆性制造单元……………………．………．．８

图２．３￥３Ｃ２４１０微处理器内部体系结构框图……………………．１７

圈２．１

圈２。４数控系统嚣发扳……………………………………．１７

图２．５

开发板的核一§板示意图………………。………………１８

图２．６

歼发板的底擞布局图………………．………………．．１９

纛圭瓿一嚣耘辍秀发模式………………………………２ｌ

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ豹主要任务………………………………２２

ＪＴＡＧ板、开发板和ＰＣ的正确连接……………………．．２４

ＶｌＶｌＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ烧录ＦＬＡＳＨ的过程……………．………。２５

图２．７数控系统的硬件结构…………………………………１９

圈３。Ｉ

图３．２

图３．３

图３。４

鹜３．５

图３．６

圭祝超级终滚串嚣设置………………………………．２５

ＶＩＶＩ

图３．７

ＬＯＧＯ在主机端的最示图…………………………．２６

利用新ＢＳＰ在ＰＢ

４．２中创建新的Ｐｌａｔｆｏｒｍ并且编译后的结果……２７

霆３。８缮圭瓿秘莛舔祝戆ＩＰ建壤设萋…………………………。２８

图３．９

烧写Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ内核到ＲＡＭ的操作过程…………………．２８

图３．１０设罱使用ＶＧＡ输出的操作过程……………………………２８

图３．１１燧行下载的ＮＫ．ｎｂ０…………………………………．．２９

强３．１２

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ绦箨系统运稳赛覆蚕………………………。，２９

图４．１

传统有线控制模式…………………………………．．３２

图４．２

簸牙无线控制模式……．……………………………．３２

圈４。３簸雾ＵＳＢ逶熬嚣……………………………………３２

盈４．４藏５ｆ串珏适酝嚣……………………………………．３２

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ｃＥ的本机设备驱动程序结构……………………３４

图４．５

图４．６

圈５。１

ＷｉｎｄｏｗｓｃＥ下蓝牙串口驱动程序结构……………………３５

Ｗｉｎｄｏｗｓｅ嚣鹃毒摹系结构………………………………３８

不同占空比的ＰＷＭ信号………………………………４６

图５．２

表格清单

裘４。ｌ

袭５．１

无线通信标准技术院较…………………。……．……．．３２

ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ的参数说明………………．……．．………４４

独创性声明

本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所

鲰，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包禽其他人已经发袭成撰写过的硪究成果，

氇苓包禽魏获褥

金霾羔黧态堂

或冀恁教育撬褥戆学霞或证书纛筏瘸过耱耱辩。冬我一羁

工作的同志澍本研究所做的任何贡献均己谯论文中作了明确的说明并表蠢萼谢意。

学位论文律者签名≥名善名

签字日期镰，印年ｆ？胄ｆ≯掰

学位论文版权使用授权书

本学位论定露者完全７麟垒鍪兰堑叁黧有关援褰、镬矮学经论文豹辫定，莠投髹辩蒡舞莺

家有关部门域机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金壁王她塞堂可

以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描锋复制手

段僳存、汇编攀斑论文。

（保密羽学位论文在解密聪适用本授较书）

学位论文谗尝签名ｊ哆｝彳

箍字日期：易。７年心月偿隐

导师签名：圣

签字日期：参—聊２月ｆ？－Ｅｌ

学位论文作者毕业后去向

王作单位；

电话：

邮编：

通讯鲍蛙：

致谢

在我的硕士论文完成之际，首先，我要感谢我的导师王治森教授！论文是

在王老师的悉心指导和亲切关怀下完成的，在此，谨表示最诚挚的敬意和衷心

的感谢！导师渊博的知识、严谨求实的治学态度、诲人不倦的工作作风以及平

易近人的待人方式，给我留下了深刻的印象，也是我今后学习和工作的楷模。

导师的循循善诱、谆谆教导使我的知识和技能水平都得到了很大提高，令我终

生受益！

其次，我要感谢合肥工业大学ＣＩＭＳ所的韩江教授、夏链副教授、何高清

老师、余道洋老师等。他们丰富的实践经验、以及忘我的工作精神给我留下了

深刻的印象，令我敬佩与叹服。

感谢我的师兄高荣博士、董伯麟博士、蒋克荣博士，章建辩硕士，周明发

硕士，姜峥嵘硕士在我的项目开展以及论文的撰写阶段给予的帮助和支持，他

们独到的见解使我得到许多ｒ宝贵的经验和启发，与他们相处成为了我读研阶段

难忘的时光。

感谢我的同学陈为伟，黄小锋，王向阳等，使得我能够在平时的学习过程

中与他们互相交流、互相帮助、不断提高。

感谢师弟陈晓明，张飞，王敬之等给我的帮助！衷心祝他们各位前程似锦！

向论文中引用过文献的作者们，向所有关心和帮助我的老师、同学和朋友

表示感谢！

最后，特别要感谢含辛茹苦培养我长大的父母和在我身边不断帮助和鼓励

我的女朋友张彬，对他们的感激之情无法言表，我只有在今后工作、生活和学

习中用辉煌成就来汇报他们的殷殷之情。

作者：孙芒

２００７年１１月

第一章绪论

１９５２年，第一台数控机床在美国诞生，它引发了机械制造业的～次技术革

命，使机械制造监的发袋进入了一个崭新的时代。默第一台数控机床问饿到现

在的半个多ｔ眭纪中，数控技术的发展非常迅速，几乎所商品种的机床都实现了

数控化ｌｌ】。现代数控技术集传统的机械制造、计旃机、成组技术与现代控制、

传感检测、傣息处理、嘲络通谖、液压气动、走枧毫等技术予一体，是现伐制

造技术的基础１２】。

１．１数控技术的发展历史

１９４８零荚莓ＰＡＲＳＯＮＳ公司在磅裁秀弱工壹势瓿跨片轮躲检验样板耱梳寐

时，首先提出了用电子计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念。并予１９５２

年与麻省理工学院（ＭＩＴ）合传研铜赉了煎界上第一台三坐标数控铣床ｆ卦。半个

多世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展【引。

１．１．１数控（ＮＣ）除段（１９５２

１９７０年）

早期计算机的运算遴度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但

苓能适应极窳实时控铡熬要求。入弱不撂不采用数字逻辑电路“搭”戏一螽提廉

专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（ＨＡＲＤ．ＷＩＲＥＤ

ＮＣ），简称为

数控（ＮＣ）。涟着元器｛孛鹃发震，这个除段掰经了三找，蠲１９５２年豹第一代——

电子管；１９５９年的第二代——晶体管；１９６５年的第三代——小规模集成电路。

１．１．２计算机数控（ＣＮＣ）阶段（１９７０年～现在）

到１９７０年，通用小黧计算机也融出现并成批生产。数控厂家认识到，采用

小型计算机来取代专用控制计辣桃，许多功能可以依靠编剑专用程廖存储在计

算机的存储器中，构成所谓控制软件而加以实现，提高了系统的可靠性和功能

特色，从毖遴入了诗算搬数控（ＣＮＣ）除段。

１９７１年，美国ＩＮＴＥＬ公司采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，

舞发交了避赛上第一块徽处理器（ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲ），又霹称炎中夹娥理擎

元（简称ＣＰＵ）。从此，微处理芯片渗透到各个行业，数控技术也不例外。１９７４

每，美、强等国静数控系统生产厂首先研翻出疆徽处瑾器为梭心的数控系统。

其后的２０多年里，微处理机数控得到了广泛的应用。由于微处理器是通用计算

机的核心部件，故仍称为计算机数控。

至《了１９９０年，ＰＣ机的性能已发展到很赢的阶段，从８位、１６位发展到３２

位，可以满避作为数控系统核心部件的要求，而胤ＰＣ机生产批量很大，价格

便宜，可靠性态。数控系统从此进入了基予ＰＣ的除段。

总之，计算机数控阶段也经历了三代，即１９７０年的第四代——小型计算

税；１９７４年豹第蕊戎——微娥理器和１９９０年的第六代——基予ＰＣ（国舞

ｐＣ—ＢＡＳＥＤ）。

１．２传统数控的局限性

采用专用体系缩构的数控系统虽然具有结构简单、技术成熟、产品批爨大、

嫩产成本较低蛉优点。

褥出它固有的缺陷ｐ】：

（１）出于传绞豹ＣＮＣ系统是一秘专鼹夔势瓣俸系结季毒瓣数羧系绕，帮：

系统硬件是专用的，厂家之间的产晶缺乏甄换性；系统软件结构也是专用的，

笼霹移猹往耱｛枣绻性。

（２）数控加正系统动能非常单一，结构固定，用户无法自主扩展功能，

不戆满足产貂快速转壅耩短期、，ｊ、批量船置的要求。

（３）维护困难，数控系统一旦发生故障，市场上娥以找到可蛰换的配件，

致使用户不能及时修复而导致整个设备不能正常运行。

（４）一些最耨的计箨机软硬传技术难以运用于数控系绕，导致系统舞级

溺难，而且备数控厂家的接口没有统～的标准，使数控系统难以融入车问网

终｛蔓实现工厂底层瓣垂动铯。

１．３羚方式数控系统戆概念

为了克服传统数控系统的缺陷。美国在八十年代末提出了开放式数控系

统静概念。邋俗疆讲，开放鹩韬静就是捷数控系统与当今的ＰＣ梳类儆，系统

构筑予一个开放的平台，匕，具有模块化的组织结构，允许用户根据需要进行

选配和集成，更改或扩腥系统的功能迅速适应不同的ｊ澎用需求，而且，组成

系统的蛋功能模块可以来源予不同盼部｛牛供应齑磐相羹兼容。

ＩＥＥＥ标准对开放式数控系统定义如下：能够在多种平台上运行，可以和

英纯系统互操作，势能绘题户提供一秘绞一照穆瓣交互爨瑟，量其寿以下基

本特征的数控系统能称之为开放式数控系统１６】：

（１）霹囊羧经。糖成系统静各矮箨模块、臻怒较｛孛麴选翔不受擎一供应裔

的限制，可根据功能、可靠性、性能要求相互替换。不影响系统躯体的协调

运行。

（２）可伸缩性。ＣＮＣ系统的功能、规模可以灵活设嚣，方便修改。按制系

统的大小（硬件或软件模块），Ｗ根据具体应用增减。

（３）可移植性。系统的功熊软ｌ牛与设备无关，各种功能模块运行于不同的

控制系统内，即能运行于不同供应商提供的硬件平台上。

（４＞可扩展性。ＣＮＣ题户戏二次开发袭毙奏效邀将自己瓣软姊集成劐ＮＣ

但随蓥信息经济盼迅猛发展，这秘体系结构越来越暴

２

系统中，形成自己的专用系统，功能的增减只需功能模块的装卸。

（５）哥互操作经。逶过标獠亿接蠲，通信帮交互枫制，後不同谚能禳块能

以标准的应用程序接口遮行于系统平台之上，并获得平等的相互操作能力，

协调工作。

１．４开放式数控系统的研究现状

１。４。ｌ开放式数控系统的现有体系缝槐

当今主要存在着三种类型的开放式数控系统ｆ７１：

ｌ。

“ＮＣ＋ＰＣ”结揍戆瑟款式数控系缓

这是主流数控系统厂家（Ｆａｎｕｅ、Ｓｉｅｍｅｎｓ等）采用的模式。其核心部分

仍然是覆来豹ＮＣ，毽为了满楚数控搿藏性豹要求，厂家选鬻逶麓ＰＣ翡功能

部件，将其集成到ＣＮＣ中，ＰＣ与ＣＮＣ之间采用专用的总线进行快速数据传

输。在这种模式下，数控系统的主要功能，如运动控制、ＰＬＣ、机床调熬、系

统管理等模块仍基于其暇有的体系。丽ＰＣ部分则提供开放式人机界丽（｝｛ＭＩ）、

文件管理和通讯功能等。采用这种模式的数控厂家主要是不愿意放弃多年来

积累的数控软件技术，又想利用计算规丰寓蛇软饽资源，由＿ｌ毙瑟开发７这季孛

数控系统。这种数控系统具有一定的开放性，但由于它的ＮＣ部分仍然是传统

数控系统，冀体系维约逐是不开放黪。困鼗，用户无法分入数控携核心。

２．

“ＰＣ＋运动控制器”结构的开放式数控系统

这是当骜大多数研发基于ＰＣ翡歼敖数控系统翡擎经采溺筋模式。叛美国

和我国较为酱遍。它的特点是以基于ｗｉｎｄｏｗｓＮＴ／２０００／ＸＰ的ＰＣ机作为数控

系统静主处琏器，主要完成系统管璞、运动学计算等任务；运动控制器通常

以ＰＣ硬件插件的形式构成系统，完成实时性要求很高的机床运动控制、逻辑

控制等功能。这种模式楚一种折中方案，楚一些数控系统厂家不滕意放弃其

成熟搜术的表现。但各个厂家开发携运动控划器没有绫一的软俘接口标准，

为系统集成的带来极大豳难。但随着计算机技术的发展，硬件的标准化和成

本豹黪低，这秘模式缀《戆只楚一秘逑渡形式。

３．全软件开放式数控系统（Ｓｏｆｔｗａｒｅ

ｂａｓｅｄ

ＣＮＣ）

这是～转最耨歼藏体系结构豹数控系统，也是真蔗意义上静开放式数控

系统。宦提供给用户最大的选择和灵活性。它的ＣＮＣ软件全部装在计算机中，

褥硬｛串部努俊是计算梳警伺骧驱动和外部Ｉ／Ｏ之阙的标准纯通用接日。该类登

数控系统有可分两类：①基于ＷｉｎｄｏｗｓＮＴｌ２０００／ＸＰ等系列操作系统＋第三方

实时操作系统内核（ＲＴＸ）；②基于嵌入式实时多任务操作系统。前者的典型

产品有荚国ＭＤＳＩ公司的ＯｐｅｎＣＮＣ（主要采用通耀鲍Ｗｉｎｄｏｗｓ系列操传系统

和美国ＶｅｎｔｕｒＣｏｍ公司的实时软件ＲＴＸ）、德豳ＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ公司的

ＰＡＳ０００ＮＴ（燕要采用Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＮＴ秘实隧内核ＰＡＮＴ）。最者斡典型产晶有

３

ＦＡＮＵＣ公司的ＦＡＮＵＣ

Ｓｅｒｉｅｓ

务操佟系统Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ３．０）。

１６０ｉｓ／ｌ

８０ｉｓ／２１０ｉｓ．Ｂ（主要采用嵌入式实时多任

这种模式的数控系统，其主要功能部Ｉ牛均表现为臌用软件的形式，编程

簸理极其灵活，软件的通用性强，系统的开放毪可得捌最大程度的满魑。这

种模式是一种技术变革，具有不可匹敌的价格优势和可扩展性，拥有广阔的

缀展前景。

１．４．２国内外开放式数控系统的研究现状

ｌ。哇。２．１重终磅究现狻

上个世纪的８０年代，欧美等制造业发达国家便已经意识到开放式数控系

绞对翎造篷交革弱意义，各国稳继寤动Ｔ爨己静研究诗划，荚孛最裔影稍翁是

荚国的ＯＭＡＣ计划、欧洲的ＯＳＡＣＡ计划和日本的ＯＳＥＣ计划等ｆ８】【９ｆｌｏｌｌ。

●美国瓣０ＭＡｅ并翔

０ＭＡＣ（ＯｐｅｎＭｏｄｕｌａｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）计划是出党莱斯勒、稻特和

通用三大汽车公司于１９９４年发起组织的，箕主要目标魑降低控制系统的投资

成本和维护赞用，缩短产品开发周麟，提赢枫床舱利用率，提供软硬传模块

韵“即插即用”和高效的控制器重掏机构，简化新技术到原有系统的集成，

从恧馒系统易予受援换代，尽快跟上薮技术的发展，势适应霪求豹交化。该

计划主骚进行了３个方面的研究：新一代的控制器、低价控制器和开放化模

块结构控裁嚣豹疆究。爨予０ＭＡＣ懿残爨是控制器匏爝户焉不是开发裔，这

就决定了它的产品化、实用化步伐不可能很快。ＯＡＭＡＣ自身也意识到这一问

题，髫前正逐步嗣ＯＳＡＣＡ等避｛亍联合。

·一欧洲的ＯＳＡＣＡ计划

ＯＳＡＣＡ（Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

ｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌｓ

ｗｉｔｈＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍｓ）计

划是在１９９０年由欧共体国家２２家接制器开发爨、枧藤生产商、控制系统集

成商和科研机构联合发越的，旨在规范开放式数控系统应用的平螽、开放标

猴逯爱戆软ｌ簪模块秘逶嚣戆系绞平台，以援建立一令爨骣蠖豹控铡器搽准。

该计划共分为三个阶段：第一阶段ＯＳＡＣＡ。Ｉ于１９９４年结束，完成了ＯＳＡＣＡ

麓范秘应霜攒南懿定割；第二狳羧ＯＳＡＣＡ．ＩＩ予１９９６笨毒弼结束，完成了按

ＯＳＡＣＡ规范对标准的通用的系统平台开发，并用来调试、验证、扩展第一阶

段豹各耱蕊范；第三输段

Ａｗａｒｅｎｅｓｓ

ｌＤＡｓＯＳＡｅＡ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄ

Ａｃｔｉｏｎ）于１９９７年１月开始，着手推广ＯＳＡＣＡ思想及前期工

作的授术成浆，使之成为自动化领域的通用国际标准。目前其主要成栗有：

定义了开放式数控系统的基本煺范、拟订了数控系统的统一结构、开发７第

一批示范性的应用软件模块。该计划在技术上的显著特点是注重实用，在实

现系统的柔鼗、生产线管理和与车闽、工厂管理网络慰接方露有较好靛性戆

４

价格比。同时。该计划由于过乎庞大，对于参与者要求过高，一真发展较慢。

●嚣本豹ＯＳＥＣ计翊

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）计划是由日本的东芝机器

公司、丰田机器厂和Ｍａｚａｋ公司三家机床制造商和日本ＩＢＭ、三菱电子及ＳＭＬ

ＯＳＥＣ（Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

ｆｏｒ

系统公司共间组建，于１９９４年提出。其鼠标是建立一个国际性的工厂自动化

（ＦＡ）控制设备标准，并开发基于ＰＣ平台的、具肖高性能价格比的开放式体系

结构螅凝一代数控系统。曩懿主要戏粱存：提如了＿开放式数控系统鲍参考模

型，并转化为实装模型；开发了纂于ＰＣ机的接口系统，提出并开发了

ＯＳＥＬ（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

Ｌａｎｇｕａｇｅ）语言；开发了控剃接蜀及语富楚瑾

器。

激上三个诗翻代表了莓黔在开放式数撩系统研究鬏域静迸震情况。健是，

掇今以上系统都还未有宪全成熟的产品推向市场，还处在不断的改进冀完善

之中，且三者之闻也相鬣借签。

１．４．２．２国内研究现状

我国的数控技术经避“六五”到“十聂”的２０多年的发展，基本上掌握

丁关键技术，建立了数控开发、生产基地，培养了一批数控人才，．初步形成

了基己的数控产效。睫落霆隧学本赛对开放式数控系统磅究熬羁薤摆遴，我

阑的相关研究也越来越受到重视，经过多年的技术攻必，已经有一批产品和

残采溺瑗密寒。

●基于ＤＯＳ／ＷＩＮＤＯＷＳ平台的开放式数控系统

我菡籀继开发出了凡种登号的开放式数控系统，镪括有华中开发的华中Ｉ

型，北航推出的ＣＨ系列数控系统，珠峰公司的中华ｌ型以及南京吸开公司的

菔天（ＳＫＹ）系列产品。这些数控系统的大部分产晶基本都采用１６能或３２位的

工业ＰＣ机，以ＤＯＳ为獒操终系统。出于ＤＯＳ系统本赛性戆较差，霆此基于

ＤＯＳ的数控系统的功能和灵活性都受到较大限制。目前，以上四大公司都有

基于ｗｉｎｄｏｗｓ９Ｘ烈Ｔ戆数控系产最蘩毒，弊支持在Ｗｉｎｄｏｗｓ乎台上进行二次

开发。

一基予现场憨线技术懿开藏式数控系统

现场总线技术是２０世纪９０年代计算机信息技术、网络技术和微电子技

术在王监控制领域所取得的一颈薰大的技术突破和应焉。ＳＥＲＣｏｓ（Ｓｅｒｉａｌ

Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

Ｓｙｓｔｅｍ）是一种用于数字伺服和传动系统的现场总线

接口和数据交换协议、传感器和可编程控制器Ｉ／０口之问的实时数据通信。北

舷已经成功媳研发如基予ＳＥＲＣＯＳ技术的ＣＨ．２０１０／Ｓ开放式数控系统。该系

统选用了Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统作为其开发的平台，同时对操作系统作了实时控

露《功能扩充，使它姥满足工业系统实时性鬟求。

一基予丽向对象的开放性数控系统

瑟囱对象（ＯＯ）静恿惹方法是黻对象鞠类干罄为软伟开菠的基石，模块纯

思想贯穿了憋个歼发过程。对象作为类的应用特例，可以继承类的通用的属

性和操作，实现软件的研重塌。ＯＯ思想方法用于数控软件能较好地满嫩开放

式数控系统的可重用性、可扩展性及可重构性等要求。华中科技大学据此思

想开发的软件芯片系统为应用ＯＯ建模方法的代表性成果。该系统以模块作为

熬本芯片建立了软ｌ粤芯片痒，用户可以方便地对芯片露进行熏梭、扩展工作，

大大节省了二次开发的时间、费用和难度。基于面向对象技术的数控软件系

统是一耱导斑式的开放方式，其毒较高懿软馋羹鼹蛙，它霹良兔子对功能模

块重复开发，已是一门较为成熟的技术【¨】。

我藿作为嗣造整大嗣，霹高耨数控系统豹耢究与￣歼发嚣常重褫，京壹接

关系到我国在制造领域的竞争力水平。因此去年国务院颁稚的《国家中长期

辩学和技术发震撬剿纲簧（２００６－－２０２０年）》更怒把“高档数控机床与蒸础铡

造技术”列入了１６项重大专项，并指出它们是实施《纲要》的“重中之重”

ｉｌ

２｛。

１．５课题来源及研究内释

１．５，１溧题来源

合肥工业大学ＣＩＭＳ研究所多年来一赢致力于数控系统的开发研究，已经

开发爨了多秘系列豹数羟系统。遥年来，零掰魄在开放式数控系统豹磺究串

投入了大量精力，并取得了一些突出成果。本课题来源于豳家自然科学基金

颈嚣“久辊秘溺静车闻数字纯簸造模式一基于移动逶信静车阊鼗字助瓒和攀

上数控研究”。该圈家基金的研究内寮主要有以下五个方面：

１．基予移动邋信技术的新翟数控系统的体系结构研究；

２．基予Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ＋ＮＥＴ平台的数控系统的操作系统研究；

３．运行于上述平台上的嵌入式数控系统的实时性和多线程并行机制研

究；

４．蓝牙无线灞信技术在数控系统中的应用研究：

Ｐａｌｍ

ＣＮＣ懿天概王程学设谤磷究。

１．５。２研冤离容

本论文主要研究了纂于ＡＲＭ．Ｗｉｎ

ＣＥ嵌入式数控系统的原型系统，主要

姘究内容如下：

（１）讨论了歼放式数控系统的特征和国瞻终的研究进展状况。分摄了几

种开放式数控系统的体系结构和优缺点，提出了基于ＡＲＭ和Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的

嵌入式嚣放数控系统的艨型。

６

（２）论述了如何构建ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ嵌入式数控系统的基于￥３Ｃ２４１０开发

檄的数控系统硬镣平台和基于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ的软辞平台；

（３）通过比较，选择蓝牙技术作为数控系统的通信方式。利用流接口驱

动程净结构针对ＡＲＭ处理器芯片，实现了斯道￥３Ｃ２４１０开发板蓝牙串日驱动

程序的开发，从而解决了机床控制器和移动控制嚣之间的通信问题。

（４）分析了ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ操作系统的主要特性，研究了利用￥３Ｃ２４１０的

ｐｗＭ定时器秘ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ款巾数极划实现数控豹实避控铡。

第二章

２．１新型数掇系统的提出

嵌入式数控系统的硬件平台

近年来，移动通信技术和掌上电脑的飞速发展及其在其他领域的广泛应用，

必烽对测造渡产生深刻毂影响，并为数字像刳选带来重大的蜣遇霸挑战。当今

的ＩＴ技术已发展到了基于互联网标准的Ｗｅｂ服务技术，可以将各种平台上的

分毒式缝馋技术统一起来，冀曩三能够实瑗在互联翳上瓣跨乎台互撵幸＃，并显

Ｗｅｂ服务具肖更好的模块化和可重用性，可以大幅度地降低系统开发和配置的

复杂瞧。在掰络环凌下豹数字纯翻造，可瑷稻焉Ｗｅｂ蔽务技术把无线逶僚技术

包容进来。因此，我们提出一种撼于Ｗｅｂ服务的移动控制数控系统（Ｗｅｂ

Ｓｅｒｖｉｃｅｓ

Ｍｏｂｉｌｅ

Ｃｏｎｔｒｏｌ￡ＮＣ，ＷＳ．ｍＣＮＣ），简称移动数控，ＷＳ。ｍｃＮＣ的模嫠觅黼２．１。

它是一种支持人机协同制造的分布式数控系统，由作为Ｗｅｂ服务嚣的设备控制

器（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＥＣ）和作为移动客户端的移动控制器（Ｍｏｂｉｌｅ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＣ）涎部分缀成。蕊者透过无线递镶构成一个邋距禽熬点慰患客

户／ＪＪ６ｌ务器系统，创建一种以人为中心的能充分发挥“人的智能”和“机器智能”

瓣分蠢式人壤协羁王终援式１１３１１ｔ４１。

图２．１ＷＳ－ｍＣＮＣ的体系结构

竣备控潮器＜ＥＣ）蔻一种嵌入到被控设备土酌数字伍控繁《系绕，接受本遗

移动控制器和远端客户的数据和指令，完成对设备的自动控制；同时，怒一个

Ｗｅｂ暇务器，它囱移动控镧器和远端客户掇供服务。这些服务包括系统设置、

设备状态查询、运行仿真、统计数据和历史数据焱询、系统报警、搴件邋知，

以及本身愿意共享豹其他功能模块。

移动控制器（ＭＣ）怒一种警持控制嚣，作为一个移动客户蠛，它为设备控

Ｓ

制器（ＥＣ）提供人机界面（Ｈｕｍａｎ

Ｍａｃｈｉｎｅ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＨＭＩ），完成设备的设置、

调整、手工操作；运行程序的编制、下传，上载、示教和仿粪：设备数掇鲍采集

窝分褥楚蘧、擐警璃疲，竣及窝车阉垂动诧管理层、入梳协露管理瑟或箕毯

Ｗｓ—ｍＣＮＣ通信。

ＭＣ可以采用浏戮器作为人．机界面，使数控设备有了垒球统一的界丽标准。

ＭＣ还霹浚控裁多台数控设荟，稳戏久．橇蛰弱豹柔往翻造肇元（Ｈｕｍａｎ．Ｍａｃｈｉｎｅ

Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ

Ｆｌｅｘｉｂｌｅ

Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ

Ｃｅｌｌ，ＨＭＣ－ＦＭＣ）。ＷＳ·ｍＣＮＣ的ＭＣ也

可以和其他数字化管理人员（计划、调度、维修、工段长等）构成临时性网络，

举行临时会议，处理鼯棠和故障。觅匿２．２，入一规协冠的黍性裁造单元。

图２，２人机协同的柔性制造单元

２．２祝涞拉翻器硬粹警台的选撵

我们我们提出的ＷＳ．ｍＣＮＣ，商Ｗｅｂ服务器的设备控制器（ＥＣ，猩数控机

床上也称为机床控制器）和作为移动客户端的移动控制器（ＭＣ）魂部分组成，

强者透过露绞透售橡残一令运疆亵麴煮对点客户，辍务器畚绕。掰激两者疆传平

台韵构建和两者之间实现无线通信成为ＷＳ．ｍＣＮＣ的两项关键技术。嘲于移动

控制器我们采用ＰＤＡ或Ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ，在市场上都可以买刘成熟的产鼯，不存

在硬件闯鼷。所以枫廉控制器的嫒传平台构建裁曼褥ｊ｝常黧要，将为鼷续斡数

控系统开笈奠定基稿，两机床控磊ｌ器的ＣＰＵ选择藏成为耋巾之重。

“ＮＣ＋ＰＣ”和“ＰＣ＋运动控制器”这两种结构的数控系统都是采用ＰＣ机

加单片机的模式，都属于多处理器数控系统，我们都称之为基于ＰＣ的数控系

统。基于ＰＣ觞数控系统虽然臻戆强大，毽系绫过予庞大，软硬传续搦复杂，

需要设计蕊于ＩＳＡ／ＰＩＣ总线的Ｉ／０控制卡和专用的运动控制卡，系统Ｗ靠性也

９

不容易保诫。

计算橇的发展已照示出微型饿ｊ辩专业亿鲍戆势，以台式计算枫秀是滚的融

健逐澎进入以嵌入式为主流鹃焉ＰＣ拜季筏ｌｌ”。嵌入式系统怒把计算机藏接嵌入

到应用系统中，它融合了计算机软硬件技术、通信技术和微电子技术。嵌入式

系统在很多产业中得到广泛应用并逐步改变着这些产业，镪括工业自渤化、国

防、运竣秘靛空靛天矮域ｌ强ｌ。嵌入式擞处理嚣经戆熬飞速援裹＿帮丰塞瓣褒入式

开发经验，为我们开发单一处理器的数控系统带来了便利，因此我们的机床控

制器也采用嵌入式系统，而我们酋选市场上最主流的ＡＲＭ微处理器作为机床

控制器的处理器。

２．３嵌入戏系统（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ

Ｓｙｓｔｅｍ）概述

２．３．１嵌入式系统的嫩义

援据ＩＥＥＥ（国嚣电气魏毫予董程耀协会）对嵌入式系绞螗定义，嵌入式系

统是“焉予控麓、蓝筏或者辅韵搡｛乍梳器手瑶设备的装置”（原文为ＤｅｖｉｃｅｓＵｓｅｄ

ｔｏ

Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｍｏｎｉｔｏｒ

ｏｒ

Ａｓｓｉｓｔｔｈｅ

Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ｏｆ

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ

ｏｒ

Ｐｌａｎｔｓ）。

国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计冀机技术为錾础，软

硬馋霹裁赘，适应应翊系统对珐戆、霹靠瞧、戒本、箨莰、功耗等严穆要袋戆

专用计算机系统。糖眈较丽言，嗣内的定义更全面一些，体现了嵌入式系统的

“嵌入”、“专用性”、“计算机”的辏本要素和特征１１７Ｊ。

２。３。２嵌入式系统戆褥点

由于嵌入式系统魑一种特殊形式的计算机系统，因此宙同计算机系统一样

由硬件和软件构成。嵌入式系统与以ＰＣ为代裳的通用计算机系统相比，嵌入

式系统是囊定义孛的三个基礁要索浆生篷来的，不同兹嵌入式系统其特点会毒

所差异，蒺主要特点橛括如下ｕ６ｉＵ７１｛擂１１１９］。

·嵌入式系统是专用的计算机系统

嵌入戏系统的硬、软件均是蕊向特定应用对象和任务设计的，具露报强的

专强性霸多榉毪。焱入式系统提供豹囊笾淤及甏对数疫雳鞫过程都是镞知豹，

相对固定的，而不像通用计算机那样有很大的随意性。嵌入式系统的硬、软件

可裁剪性，要满足对象要求的最小硬、软件配鼹。

·嵌入式系统须满足环境豹臻求

垂手嵌入式系统赘嵌入强对象系统豹环境黉求，热耪瑷环境（集成度高、

体积小）、电气环境（可靠性高）、成本低（价廉）、功耗低（能耗少）等高性价

比要求，鹦外还要求它能满足对濑度、湿度、熙力等自然环境的要求，民用和

军熙嵌入戏系统对鸯然繇境豹要求蒺剐缀大。

·嵌入式系统必须要能满足对象系统的控制要求

嵌入式篇统必须配鼹有与对象系统相适应的接口电路，如Ａ／Ｄ接阴、Ｄ／Ａ

接口、ＰＷＭ接口、ＬＣＤ接口、ＳＰＩ接口、１２Ｃ接口等。

·嵌入式系统鬣集诗算辊技术与各霉亍监寝建子一钵懿集成系统

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的

具体应用相结合后的产物，这就决定了它必须是一个技术密集、资金镦集、高

度分数、不瞬剑薪豹熊谈集成系绞。

·嵌入式系统其有较长的生命周期

嵌入式系统和实际应用有机地结合在一起，它的更新、换代也是和实际产

品一同进行的，因此赫予嵌入式系统的产品一艇进入市场，就具有较长的生命

蕊麓。

●嵌入式系统的软件固化在非易失性存储器中

为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在

ＥＰＲＯＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ或Ｆｌａｓｈ等非荔失性存储嚣巾，露不是像逶照计算飒系统那

样存储予磁盘等载钵中。

·嵌入式系统的实时性要求

许多嵌入式系统都是实时性要求，需要有时外部事件迅速反应的能力。以

藏，嵌入式系统尼乎楚实霹系绞戆袋名词，返零来出褒了许多不豢实辩要求赘

嵌入式系统，这两个词的区别才变得显著起来。但是，多数嵌入式系统还是有

着不同程度的实时性霾求。

·嵌入式系统需专甩开发环境和开发工其避彳亍设计

嵌入式系统本身不其冬主拜爱缝力，鄂後设计完残竣螽用户运鬻落不能瑟

其中的程度功能进行修改，它登须有一套开发工具和相应的开发环境才能进行

开发和修淑。

２．３．３嵌入式系统豹发展

ｌ＿嵌入式系统发展的四个阶段【１６】１２０１【２１】

（１）以单片机为核心的低级嵌入式系统

蔽摹冀撬（熬控潮嚣）兔孩，◇戆霹编程控簇器形式戆低级嵌入式系统是袋

入式系统发展的第一阶段。它具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能，应

用于专业性很强的工业控制系统中，通常不古操作系统，软件采用汇编语言编

程对系统进行控制。该阶段的嵌入式系统处予低级除段，囊要特点是系统结构

翻功能鼙一，处理效率不高，存髓容量较，ｌ、，弼户接嗣麓攀或没有用户接口，

但它使用简单，成本低。

（２）以嵌入式微处理器为基础的初级嵌入式系统

ｌ美嵌入式微处理器必基疆，以麓萃操俘系绞为孩心懿裙级嵌入式系统是嵌

入式系统发展的第二阶段。其主婺特点是处理器种类多，＿ｉ麓用性较弱；系统效

率高，成本低；操作系统具有兼容性、扩展性，但用户界耐简单。

（３）以嵌入式撩佟系统为标淼的中级嵌入戏系统

爨嵌入式操作系统为标志的巾级嵌入式系统是嵌入式系统发震的第三除

段。其主攒特点是嵌入式系统能运行于各种不同嵌入式处理器上，兼豁性好；

操作系统内核小、效率高，并且可任意裁剪；嶷有文件和圈录管理、多任务功

耗，支持燃终、具有图形塞墨戳及楚磐鲍月户赛瑟：其有大餐瓣斑用耧彦接口，

嵌入式疲粥软律丰富。

（４）以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ为标志的高级嵌入式系统

以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ为标志的高级嵌入式系统是嵌入式系统发髅的第四阶段。目前嵌

入式系绕大多孤立予Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，隧饕阏络瘟焉豹不瑟深入，魏藩信息家彀翡发震，

嵌入式系统的应用必将与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ有机结合在一起，成为嵌入式系统发展的未

来。

２。嵌入式系统鲍发鼹趋势［１６１

（｜）联礴成为必然憝势

为适成嵌入式分布处理结构和威用上的需求，面向２１馓纪的嵌入式系统要

求配备标准的一种或多种暇络通信接口。针对外部联网要求，嵌入式设备必须

酝有逶售接墨，朝应嚣要ＴＣＰ／ＩＰ耱议筏较传支持。垂手家熙毫嚣稠萎荚联（螽

防盗报警、灯光能源控南９、影视设备和信息终端交换信息）及实验现场仪器的

协调工作铸要求，新一代嵌入式设备还须具备ＩＥＥＥｌ３９４、ＵＳＢ、ＣＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ

或ＩｒＤＡ通信接口，间时也需要掇供相应的邋信缀网协议软传和物理艨驱动软

伟。

ｆ’，ｌ

１１５１

（２）支持小型电予设备实现小尺寸、微功耗和低成本

这种特性要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性熊，限制内存容量和

复孀接日慧片，这裁稳裹了对嵌入式软锌设诗技术懿要求，傻设诗者不褥不选

用最佳静编程模型和不断改进算法，采用Ｊａｖａ编程模式，优化编译器缎能、这

不但要求软件人员有丰富经验，更需要发展先谶嵌入式软件技术，如Ｊａｖａ、Ｗｅｂ

和ＷＡＰ等。

（３）箍貘精巧戆多媒镩入懿嚣覆

嵌入武设备之所以为亿万用户乐于接受，露要因素之一是它们与使用者之

间的亲和力以及自然的人机交互界面，如司机操纵高度自幼化的汽车擞要还是

遥过习惯的方向盘、脚踏板和操纵枵；人们与债患终端交囊要求以ＧＵＩ羼纂隽

中心静多媒体赛面。手写文字输入、语音羧号上网、渡发嘏子瘁件戳汉彩色图

形、图像融取得初步成效。目前一必先迸的ＰＤＡ在显示屏幕上已实现汉守写入、

短消息语谱发布，但离掌式语音同步翻译还有很大距离。

２．３．４嵌入式处理嚣豹分类

嵌入式处理器可分为３类：嵌入式微处理器（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、嵌入式微控

制器ＭＣＵ（Ｍｉｅｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

Ｕｎｉｔ）、嵌入式ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ

Ｓｉｇｎａｌ

Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）。随

着嵌入式系统复杂槛静提高，控制算法更热复杂。嵌入式Ｉｎｔｅｒｎｅｔ翡广泛应用、

嵌入式操作系统的引入以及触摸屏等复杂人机撩口的使用，使３２位处理器核的

应用也日趋广泛。Ｄ６］【”ｔ

１．嵌入式微处瑾嚣

嵌入斌微处理器就是与通用计箨机的微处璎器对应的ＣＰｕ。在应用中，早

期的嵌入式系统是将微处理器装配在专门设计的电路板上，并在电路板上设计

了与嵌入戏系统相关的功能模块，这样可以满足嵌入式系统体积小和功耗低的

要求。嚣麓静嵌入式楚疆嚣主要毯殛：Ａｍｌ８６／８８、３８６ＥＸ、ＰｏｗｅｒＰＣ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ

６８０００、ＡＲＭ、ＭＩＰＳ等系列。

２．嵌入式微控制器

嵌入式微控制器将ＣＰＵ、存鼹嚣（少量懿ＲＡＭ、ＲＯＭ或两者郝窍）襄其

德外设封装在同一片集成电路晕，常见的有８０５ｉ。嵌入式徽控制器又称肇片祝，

顾名思义，就是将整个计算机系统熊成到一块芯片中。与嵌入式微处理器相比，

微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功糕和成本降低，可靠

攫提高。微控裁嚣是瓣藏鼗入式系绞工鲎懿主渡。激控铡嚣豹冀上终设资源一

般比较丰寓，适合予撩制，因此称微控制器。翻前嵌入式控制器的品种和数量

很多，比较有代表性的通用系列包括８０５１、Ｐ５１ＸＡ、ＭＣＳ一２５１、ＭＣＳ一

９６／１９６／２９６、Ｃ１６６／１６７、ＭＣ６８Ｈ０５／１１ｔ１２１１６、６８３００等。另外，还有许多半通用

系列，翔支持ＵＳＢ缓鞠豹ＭＣＵ８ＸＣ９３０／９３ｌ、Ｃ５４０、Ｃ５４１；支持１２Ｃ、ＣＡＮ（控

制器局域网）、ＬＣＤ及众多专用ＭＣＵ和兼容系列。

３．嵌入式ＤＳＰ

嵌入式ＤＳＰ专门瘸寒对离散辩阕信号送行投袄豹处遴诗葵，提藏？编译效

率和执行速度。ＤＳＰ处理器对系统结构和指令遵行了特殊设计，使其逡台于执

行ＤＳＰ算法正在大量进入嵌入式领域。ＤＳＰ应用正在从通用微处理器中以普通

指令实现ＤＳＰ功能，过渡到采用嵌入式ＤＳＰ处理器实现ＤＳＰ功能。嵌入式ＤＳＰ

薤理器煮溪个发震方瓣：一是焱入蕊ＤＳＰ凌麓戆ＳｏＣ；二跫在逶籀微疆理器、

微控制器藏ＳｏＣ中增加ＤＳＰ协处理器，例如Ｉｎｔｅｌ公司的ＭＣＳ一２９６和Ｓｉｅｍｅｎｓ

公司的ＴｒｉＣｏｒｅ。推动嵌入式ＤＳＰ处理器发展的是嵌入式系统的智能化，例如

备耪带有勰熊逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、带鸯嬲解密算法鲍键盘、

ＡＤＳＬ接入和实露语裔篷解系统等。这些应瑙的智熊纯算法的运算薰一般都较

大，特别鼹矢量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是ＤＳＰ处理器的长处所

在。而随餐嵌入式处理器技术的发展，许多嵌入式微处理器核已设计、集成了

ＤＳＰ的主簧功麓，也爨毒特豫篓法熬凌整理嚣羧蜀，这襻缓容易设诗爨鸯ＤＳＰ

功能的高性能嵌入式ＳｏＣ。

１３

２．４

ＡＲＭ微处理器

ＡＲＭ系烈楚理嚣蹩英国先逶ＲＩＳＣ橇器公嗣（Ａｄｖａｎｃｅｄ

ＲｌＳＣ

２．４。ｌＡＲＭ简介ｆ１６】ｆ１７ｌ

Ｍａｃｈｉｎｅｓ，

ＡＲＭ）的产品。ＡＲＭ公司是业界领先的知识产权供应商。与～般的公司不同，

ＡＲＭ公司只采用ｌＰ授权的方式允许半导体公闭生产基于ＡＲＭ的处理器产品，

提供基予ＡＲＭ处理爨内核豹系统蕊片鳃决方案移技本授投，不提供爨体戆芯

片。

ＡＲＭ是世界第一大ＩＰ知识产权厂商，Ｗ以说，ＡＲＭ公司引发了嵌入式

领域的一场革命，在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领黟地位，

残蔻裹魏籀、低臻糕熬嵌入式徽凳壤器开发方瓣戆螽莛之秀，开发了系嬲产鑫，

是目前３２位市场中使用最为广泛的微处理器。早在１９９９年，ＡＲＭ核就已突破

１．５亿个，市场份额超过了５０％；衙最新的市场调查表明，在２００１年度熬，ＡＲＭ

占据了整个３２伎、６４位嵌入式微处理器市场鹩７５％：在２００２年度里，占据７

整个３２位、６４应嵌入式锾楚瑗器市场魏７９．５％。ＡＲＭ跌１９９１年大羲毛蘩推出

商业ＲＩＳＣ内核到现在为止，已授权交付了超过２０亿个ＡＲＭ内核的处理器核。

在全球已谢将近２００多个半导体公司购买了ＡＲＭ核，生产自己的处理器。目

藤，８０％以上豹ＧＳＭ手秘、９９％戆ＣＤＭＡ擎搬戳及将卷豹ＷｃＤ醚Ａ、ＴＤ—

ＳＣＤＭＡ手机都采用的是基于ＡＲＭ核心的处瓒器。众多的警机处理器，如摩托

罗拉公司的龙珠ｉ．ＭＸ、德州仪器的ＯＭＡＰ、Ｉｎｔｅｌ公司的ＸＳｃａｌｅ等都采用了基

于ＡＲＭ核心的芯片；主流的操作系统，如ＰｏｃｋｅｔＰＣ、Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ、Ｓｙｍｂｉａｎ、

ＰａｌｍＯＳ簿酃支持ＡＲＭ处理器。掰激众多手耩、ＰＤＡ等ＯＥＭ厂商也魄较喜欢

采用ＡＲＭ处理器，因为相关的操作系统、应用、开发工舆、支持、设计服务

都相当丰窗和成熟，可寓接拿来所用，这样可以大大缩短产品研发到馘市的时

闻，抢占潦壤。ＡＲＭ已成为业赛名裂其实豹楚头老大，“每个人口袋中装着

ＡＲＭ”，墩是毫不夸张的。函为几乎所有的手机、移动设备、ＰＤＡ都怒用具有

ＡＲＭ核的系统芯片开发的。

２。４。２

ＡＲＭ微楚瑗嚣豢疑

ＡＲＭ微处理器以及其他厂商纂于ＡＲＭ体系结构设计的处理器，翻前主要

包括了四个系列：通用微处理器系列、ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ系列、Ｉｎｔｅｌ的ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ、

Ｉｎｔｅｌ的ＸＳｅａｌｅ。Ｉｔ６］［２２１

１。ＡＲＭ通用徽簸理器系歹｜ｊ

ＡＲＭ的４个通用处理器系列根据系列号的由低到高，提供了对从低端应用

直到高端威用的不同支持。

ＡＲＭ７系剐微楚瑷嚣为低功糕懿３２位ＲＩＳＫ处理器，支持１６位Ｔｈｕｍｂ指

令集，典黧处理速度为０．９ＭＩＰＳｆｌｖＩＨｚ，常见的系统主时钟为２０ＭＨｚ～１３３ＭＨｚ，

１４

适用于低价位、功耗低的消费类成用。其主要威用领域为；工业控制、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ

设备、瞬终和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体秘嵌入式应用。

ＡＲＭ９系确徽懿壤器提供了爨高豹毪能：流承级数由ＡＲＭ７静三缀增热到

五级：支持数据ｃａｃｈｅ和指令ｃａｃｈｅ，具备更高的指令和数据处理能力；增加了

对３２位ＡＲＭ指令集的支持；提供全性能的ＭＭＵ，支持Ｗｉｎｄｏｗｓ

Ｐａｌｍ

ＣＥ、ｌｉｎｕｘ、

ＯＳ簿多静主流嵌入式操终系绫。其典型处理速度为１．１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，掌觅

的ＡＲＭ９芯片的系统主时钟为１００ＭＨｚ～２３３ＭＨｚ，主要磁用于无线设备、仪器

仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。

ＡＲＭ９Ｅ系列微处理器为综合处理器：使用单一的处蠼器内核；支持ＶＦＰ９

浮轰憝毽貉整理器；筑餐了镦控麓器、ＤＳＰ、Ｊａｖａ应霜系绞豹织决方案，投大

地减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ＡＲＭ９Ｅ系列微处理器提供了增强的

ＤＳＰ处理能力，很适合那些需要同时使用ＤＳＰ和位控制器的应用场合。ＡＲＭ９Ｅ

系烈主要艨雳手下一代无线设备、数字漳费晶、成豫设备、工业控裁、存蘧设

备帮两络设备等领域。

ＡＲＭｌ０Ｅ系列微处理器由于采用了新的体系结构，支持ＶＦＰｌ０浮点处理协

处理器，弗且内嵌并行读写操作部件。ＡＲＭｌ０Ｅ系列与同嚣的ＡＲＭ９器件相比

较，在弱徉豹拜专镑频率下，瞧貔疆裹７＝ｌ器５０％，冀典型楚璞遽凄为

１．２５ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，其时钟频率则可以高达４００ＭＨｚ。同时，妇于采用了两种先进

的节能方戏，

ＡＲＭｌ０Ｅ系列微处理器得以保留功耗极低的优点。ＡＲＭｌ０Ｅ系

列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工麓控制、

图影帮僖怠系统等鬏城。

２．ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ微处理器系列

ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的３２能ＲＩＳＫ

技术豹安全惩决方案。ＳｅｅｕｒＣｏｒｅ系列强廷理器在系统安众方瑟买骞魏下夔特

点：带有灵活的保护肇元，以确保操作系统和应用数据的安全；采用软内核技

术，防止外部对其进行扫描探测：可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。

ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ系列微处理器主要应用予～些对安全性要求较搿的应用产掇及应用

系统，螽旗子亵务、壤子致务、魄子镶行堑务、弼终移认诞系统等。

３．ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ徽处理器系列

Ｉｎｔｅｌ

ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ

ＳＡ－１１００她理器采用了ＡＲＭ体系结构高度集成３２位

ＲＩＳＫ徽处理器。它融合了Ｉｎｔｅｌ公司鳆设计秘处理技术以及ＡＲＭ体系结梅静

毫源效率，采瘸在较佟上兼容ＡＲＭｖ４钵系结构、葡时其裔Ｉｎｔｅｌ技术优点豹体

系结构。Ｉｎｔｅｌ

ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ处理器魁便携式通信产品和消费炎电子产品的理想选

择，已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产晶。

４。ＸＳｃａｌｅ处理器

ＸＳｃａｌｅ处理器蹩鏊于ＡＲＭｖ５ＴＥ体系结构的解决方鬃，是一款全饿能、高

性价比、低功耗的处理器。它支持１６位的Ｔｈｕｍｂ指令和ＤＳＰ指令集，已使用

在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。

２．５￥３Ｃ２４１０微处理器

￥３Ｃ２４１０微处理器是韩国三星电子公司推出的一款基于ＡＲＭ９２０Ｔ内核的

１６１３２位ＲＩＳＫ嵌入式微处理器，具有高性能、低功耗、接口丰富及体积小等优

良特性１１

６１。

２．５．１￥３Ｃ２４１０微处理器的性能与特征

（１）双重分离缓存

￥３Ｃ２４１０具有６４项全相连模式，采用指令和数据双重分离的缓存技术，具

有１６ＫＢ指令缓存及１６ＫＢ数据缓存。采用写到底或写回缓存操作来更新存储

器，写缓冲可以保存１６个字的数据和４个地址。

（２）存储管理部件（ＭＭＵ）

￥３Ｃ２４１０内部集成了存储管理部件（ＭＭＵ），使得由它构成得嵌入式系统

可以用于包括ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ和Ｌｉｎｕｘ在内得需要ＭＭＵ支持的嵌入式操作系统。

（３）外部存储控制器

￥３Ｃ２４１０支持大／小端方式，寻址空间每Ｂａｎｋｌ２８ＭＢ（共１ＧＢ），支持可编

程的每Ｂａｎｋ８／１６／３２位数据总线宽度。８个存储器Ｂａｎｋ，其中Ｂａｎｋ０～Ｂａｎｋ６

都采用固定的Ｂａｎｋ起始寻址，Ｂａｎｋ７具有可编程的Ｂａｎｋ的起始地址和大小。

支持掉电时的ＳＤＲＡＭ自动刷新模式。

（４）ＬＣＤ控制器

￥３Ｃ２４１０最大支持４位双扫描、４位单扫描及８位单扫描３种类型的ＳＴＮ

ＬＣＤ显示屏。支持单色模式４级、１６级灰度的ＳＴＮＬＣＤ，２５６色和４０９６色ＳＴＮ

ＬＣＤ；支持６４０×４８０、３２０×２４０、１６０×１６０等不同尺寸的ＬＣＤ，２５６色模式下

支持的最大虚拟屏是４０９６×１０２４、２０４８×２０４８及１０２４×４０９６。

（５）ＴＦＴ彩色显示屏

￥３Ｃ２４１０支持彩色ＴＦＴ的１，２，４或８ｂｂｐ调色显示，支持１６ｂｂｐ无调色

显示，在２４ｂｂｐ模式下支持最大１６Ｍ色的ＴＦＴ，支持不同尺寸的液晶屏。

（６）ＤＭＡ控制器

￥３Ｃ２４１０具有４通道的ＤＭＡ控制器，支持存储器到存储器，Ｉ／Ｏ到存储器，

存储器到Ｉ／Ｏ以及Ｉ／Ｏ到Ｉ／Ｏ的数据传输，采用猝发传输模式加快传输速率。

（７）ＵＡＲＴ

Ｓ３Ｃ２４１０具有３通道ＵＡＲＴ，可支持ＤＭＡ模式和中断模式工作，支持５，

６，７，８位的串行数据格式，支持外部时钟作为ＵＡＲＴ的时钟，波特率可编程，

支持红外ＬｒＤＡｌ．０，具有测试用的自发自收模式。

１６

（８）１２Ｃ总线及１２Ｓ总线接口

￥３Ｃ２４１０具有ｌ邋邀多主１２ｃ憨线，支持８攮串行双尚数据传辕，标准模

式下转输速率可达１００ｋｂｉｔ／ｓ，快速模式下传输速率可达４００ｋｂｉｔ／ｓ：Ｓ３Ｃ２４１０其

有ｌ通道裔频１２Ｓ总线接口，可糕于ＤＭＡ方式工作，可采用１２

Ｓ格式和

ＭＳＢ－ｊｕｓｔｉｆｉｅｄ数据格式，支持８位／１６位串行数据传输。

（９）裳瓣器

￥３Ｃ２４１０有４通道１６位ＰＷＭ定时器、１通道１６位通用定时器及１６位看

门狗定时器备１个。

（１０）ＳＰＩ接口

￥３Ｃ２４１０蒹容劳毯逶遥（ＳＰＩ）穆汲２．１ｌ驻本，发送等羧浚其有２ｘ８位鹃

移位寄存器，可基于ＤＭＡ或中断模式工具。

（１１）通用ｌ，Ｏ端口

￥３Ｃ２４１０其寿１１７令逶臻多功麓Ｉ／Ｏ蓑１２１，荚审有２４今爨寿终部孛鞭功戆。

＜１２）８通道１０位ＡＤＣ和触按群接口

￥３Ｃ２４１０具有８通道多路复用的１０位ＡＤＣ，最大采样率为５００ｋＳＰＳ。

（１３）具有ＰＬＬ片上时钟发生嚣及带日历功能的实时时钟ＲＴＣ

￥３Ｃ２４１０蠹舔集或了霹浚逶行锬稳强（ＰＰＬ）控潮豹辩镑发生器，傻系统

可以灵活地控制时钟信号的发生；内鼹的ＲＴＣ模块自带日历功能，使系统在使

用日历时可直接读取相应寄存器的德。

（１４）ＳＤ主枫接鄹

￥３Ｃ２４１０兼容ＳＤ存储卡耄｜｝议１．０舨，兼容ＳＤＩＯ卡秘议ｌ。０舨，接收和发

送均具有ＦＩＦＯ，基于ＤＭＡ或中断模式工作，兼容ＭＭＣ卡协议２．１１版。

（１

５）ＵＳＢ主机及ＵＳＢ设备

￥３Ｃ２４１０支持２令满目戆ＵＳＢ主凝蟊１个臻霜瓣ＵＳＢ浚蚕，镬系绞与ＵＳＢ

设备的信息交换更加方便快捷。

（１６）中断控制器

￥３Ｃ２４１０有５５个中断源，包攒ｌ令端口的爨门狗定聪嚣，５个定时器，９

令ＵＡＲＴ，２４个癸帮串鞭，４个ＤＭＡ，２个ＲＴＣ。２个ＡＤＣ，１个ｌ：ｃ，２令ＳＰＩ，

１个ＳＤＩ，２个ＵＳＢ，１个ＬＣＤ及１个电池故障。外部中断源可编程为电甲和边

缘触发，触发电平可编粳，支持快速中断服务。

２。５．２￥３Ｃ２４１０徽处理器的体系结构

￥３Ｃ２４１０内部体系结构如图２．１，由于采用ＡＲＭ９２０Ｔ体系结构，因此内

部具有分离的１６ＫＢ大小的指令缓冲和１６ＫＢ大小的数据缓冲，同时￥３Ｃ２４１０

采忍蹬镶体系结撬，憋疆序存德器与数摆存赣嚣努嚣，绷入了存麓爨罄箨

（ＭＭＵ），采用５级指令流水线。使用ＡＲＭ公司特有的ＡＭＢＡ总线，对于高

ｌ？

速设备采用ＡＨＢ总线，而对于低速内部外设则浆用ＡＰＢ总线。ＡＨＢ邋过桥接

嚣转换戏ＡＰＢ。

疼帮熊成了诲多静设接疆，还蹭热了诲多工作薪癸设接日，主要的内部羚

设接口与ＡＨＢ总线帽涟的高速如ＬＣＤ接口、ＵＳＢ接口、中断控制接嗣、电源

管理接口、存储器接口、ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ接口，与ＡＰＢ总线棚涟的低速接口如３

个逶疆异步透藩接墨（ＵＡＲＴ０、ＵＡＲＴｌ，ＵＡＲＴ２）、ＳＤＩ／ＭＭＭＣ接盈、餐门獠

定时器、总线控制器、２个ＳＰＩ接￡ｊ、４个ＰＷＭ定对器、实时镑、通蠲并行瑞

口，１２Ｓ总线接口等。

ｌ

ＬＣＤ

ｌ接裁器｛ＤＭＡｆ弓

ｌ∽Ｌ

面巍网一、

ｌ控镬嚣ｒ’

Ｂ

擎嘉≥ＤＦＬＡＳＨ基－

Ａ｝搀

Ａ＃穗

尊凌热缝

ｌ拯澍嚣ｒ’

幽２．３

Ｓ３Ｃ２４１０微处理器内部体系结构框图¨ｗ

２，ｓ豢入式数控系统鹃疆释珲境

上文介绍了ＡＲＭ处理器的优辨性能，成为我们选择ＡＲＭ处理器作为机床

控制器的处理器的重缎理由，而市场表现优异的基于ＡＲＭ９２０Ｔ内拨的三星

￥３Ｃ２４ｔ０缝璎器戏尧了罄选。三掇￥３Ｃ２４１０典礴瘵毪鼹、低穑耗、接翻丰富爱

体积，ｊ、誉优良特牲，为我们开发数控系统葑下了趣荮豹硬俘簦稻；ＡＲＭ９系刭

处理器在滗线设备、工北控制、通信和信息、网络设备、成像设备等领域有着

广泛的运趟，这些又为数控软件移撼副ＡＲＭ９处理器上奠定了良好的软体基破。

奉文讨论鞠摹予ＡＲＭ嬲ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ鹣褒天式数控系统懿野发嚣研究袋爝广熊

斯道公司出产的基于三星￥３Ｃ２４１０处理器的新道￥３Ｃ２４１０开发板。如图２．４

所示

堪

固２．４数控系统弹发扳

我们使用豹该开发板分为主下两层，邵有核心板窥残投组成，萁中该心板

示意图如“Ｆ图２．５所示，其配臀如下１２３］：

ＣＰＵ：￥３Ｃ２４１０Ｘ，ＡＲＭ９内核，稳定运行２００Ｍ与２５８Ｍ：

ＳＤＲＡＭ：６４Ｍ内谨；

ＦＬＡＳＨ：６４Ｍ

ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ：

引脚；２００ＰＩＮ通用ＤＤＲ内存接口；

图２．５开发板的核心板示意图

底援翔圈２．６掰黎，其配置麴下：

网络：基于ＣＳ８９００Ａ的１０Ｍ的网络；

显示：最高可以选到８００ｘ６００的ＶＧＡ和ＴＶ输出：

串口：２个九针串口座，插针弓ｌ出一个串踊可以焊接缎外模块；

ＵＳ８薹薹ｏＳＴ：嚣个：

ＵＳＢ

ＤＥＶＩＣＥ：一个：

ｔ９

ＳＤ卡：标准的ＳＤ卡接口；

ＪＴＡＧ：标准酶２０ＰＩＮ

ＪＴＡＧ接踊；

ＬＣＤ接口：４０锋豹ＬＣＤ接瓣；

电源：３ＶＲＴＣ电池；

匿２．６秀发嫒静嶷投毒弱匿

本文讨论的基于ＡＲＭ－ＷｉｎＣＥ的嵌入式数控系统采用三星￥３Ｃ２４１０处理

器作为机床控制器ＣＰＵ，数控硬件结构如图２．７所示。

图２．７数控系统的硬件结构

垂予三蓬Ｓ３Ｃ２４１０处理器可黻程薅鑫身攀塞瓣孛繇羧穰澡窝ＰＷＭ（踩ｊ孛

宽度调制）定时器发邀脉冲控制数控系统的备种步迸电机驱动装置和黛直流伺

服驱动装鬣，从而为ｊ矬行数控的实时控制创造了条件。该数控系统省略了基于

ＰＣ数控系统的各种Ｉ／Ｏ控制卡和运动控制卡，傻系统的硬传结构得到大大的筒

纯，降低了疆尊或本、捷离了系绫集成凄、罐焱了系统稳霆缝１２懿。

第三章

嵌入式数控系统的开发环境的建立

主文瑟论述了基予ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ懿嵌入式数控系统豹硬俘平台豹选择，接

下来我们疑做的是解决数控系统软件平台的问蹶，首要的怒选择适合我们嵌入

式数控的操作系统。

３．１嵌入式数控系统的操作系统选择

基于ＤＯＳ操作系统的数控系统经过近二十年的发展，技术已经比较常熟。

但ＤＯＳ操作系统有它本身固有的缺陷，ＤＯＳ系统虽然内核小，实时性好，但

英袋乏缳势祝利，或麓程痔壹接瓣疆｛孛遴行豢露，存在安全夔恚；羁辩，ＤＯＳ

是１６位操作系统，它的内存只有６４０ｋ可以利用，编程限制太多，不支持可视

化开发工具，使得开发者花费大擞的精力在界黼制作和适成系统上，黼且可移

植性也差，因此开发数控系统的周翅长，难度大：ＤＯＳ对鼹络功能的支持缀薄

弱，因两只透台于开发功能麓擎弱小鍪数控系统。尽管ＤＯＳ搽｛荤系统可吸满足

很高的实时性要求，但我们认为它不是理想的开放式数控系统的软件平台。

Ｗｉｎｄｏｗｓ系列操作系统运行予虚地址保护模式，是３２位系统，其功能强

大，罔户赛嚣轰驽，缡程方便，鼷其痰孩本矮楚分穗内梭，实霹牲穰麓，无法

满足数控系统的高实嚣寸需求；Ｗｉｎｄｏｗｓ系列揉体系统对硬件瓷源要求非常高，

在恶劣的环境下运行存在可靠性的问题。所以，Ｗｉｎｄｏｗｓ系列操作系统也不是

理想的开放式数控系绕的软件平螽。

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ沟多弹嵌入式系统秘产赫两设诗静一个紧凑

高效的模块化操作系统，支持多进程、多线程、抢先多任务操作，能满足实时

控制的主灏要求。它舆有以下特点：

（１）Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ。ＮＥＴ懿内拔经过重大漱遴。其实孵瞧褥裂显著璞强，完

全可以满慰开放式数控系统的要求。

（２）Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ能够满足开放式数控系统的模块化、功畿柔性要

求。

（３）Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ其鸯Ｗｉｎｄｏｗｓ豹饶熹，霹浚装容毒场上大量兹软

硬件资源，支持Ｖｉｓｕａｌ

Ｓｔｕｄｉｏ．ＮＥＴ和Ｅｍｂｅｄｄｅｄ

发工具，降低了我们开发数控软件的难度。

（４）Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ。ＮＥＴ具有强大的通讯联网功能，能够满足开放式数控系

统的联璃，特别是与互联网相连，获丙实现网络化制造。

基于以上的特点，再加上Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ本身就是一种主流的嵌入式操

作系统，我们开发的熬于ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ的嵌入式数控系统也是一种嵌入式系

统，因瑟我们认为Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ是一秘魄较理怒鲍开敖豹焱入式数控系绕

的软律平螽［２５１［２６１。

Ｖｉｓｕａｌ

Ｃ＋＋镣通用开

２ｌ

接下激，我们要做的是定制数控系统需要的操作系统内核，并且搬它加载

到我们的数控系统开发板中去。

３．２嵌入式系统开笈模式介绍

嵌入戏系统通常慰一个资源受限的系统，因此直接在嵌入式系统的硬件平

台上编写较傍魄较爨难，袁霹娱慧囊是不可戆懿。基翦一般采矮豹鳃决办法是，

首先在邋璃计算机上编写程序，然后通过交义编译，生成秘标平台上可以运彳亍

的二进制代码格式，檄后再下载到目标平台上的特定位置上运行。需毅交叉开

发坯境（Ｃｒｏｓｓ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）的支持是嵌入戏应用软件开发的一

个显著特磊。交叉开发舔境是摇囊予客主爨（ｈｏｓｔ）窝嚣舔礁（ｔａｒｇｅｔ）豹ＣＰＵ

结构体系不同，为了使嵌入式操律系统和应用软件在目标机上能够正常运行，

在移植之前需要在宿盘机上建立新的编译环境，进行和目标机ＣＰＵ结构体系相

匹配的编译。

宿主梳是一台通弱计算飘（一般为基于ｘ８６体系的ＰＣ视或工作潞），它遁

过串口或者以太网接口与目标机通信。宿主机的软硬件资源比较丰富，不但包

括功能强大的操作系绕（如Ｗｉｎｄｏｗｓ和Ｌｉｎｕｘ），而且还有番种优秀的开发工具

（魏Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ懿ＥｍｂｅｄｄｅｄＶｉｓｕａｌｅ＋＋等），黢够大大撵裹焱入式瘟霸较箨靛嚣

发速度和效率。目标枫可以是嵌入式应用软件的实际运干亍环境，也可以是能够

替代实际避行环境的仿真系统，但软硬件资源通常比较有嫩。

首先在寤主机上利用丰富的资源和良好的开发环境完成软件的开发和仿真

调试，然螽逶过宰西鬣者浚太瓣将交叉编译玺戏靛二遂鬃瑟标代筠传输并下载

到目标机上，在监控稷序或者操纵系统的支持下利用交叉调试器进行分析和调

试，最后目标机在特定环境下脱离宿主机单独远行。由于ＡＲＭ处理器的结构

诲系与ｘ８６翳结梅钵系骞缀大豹不曛，繇瑷魄必绥采瘸密烹提／曩稼毒篷开发模

式，如图３．１所示。

匿３。１褒主辊一瑶括视秀发模式

往辩邋￥３Ｃ２４１０拜发板烧录数控的Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作系统内核前，首先应

该进行开发环境的配黄，包括开发板的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ蹴置、宿主机交叉编译环

境建立，然嚣才筏蠢￥３Ｃ２４１０野发扳烧蒙ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ蠹垓，簸嚣列薅Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ启动Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操｛乍系统。

３．３利用ＪＴＡＧ烧写Ｂｏｏｔ

３。３＋１

Ｌｏａｄｅｒ

ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ筵奔

猩ＰＣ中，引导程序一般由ＢＩＯＳ和位于ＭＢＲ的操作系统Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ（如

ＬＩＬＯ或ＧＲＵＢ）组成。然而在嵌入式系统中，通常没肖ＢＩＯＳ这样的固件程序，

因建整个系统豹麓载寝裁｛；王务羲完全囟Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ来突成，这程嵌入式系绕

鲍开发中就曩现出它突出的地位。嵌入式系统在上电或复像时都从逸城

０ｘ００００００００开始执行，在这个地址处安排的通常就是系统的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ程序。

简单说来，ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ就是操作系统内核载用户应用程序运行前逡幸亍的一段小

程澎，可敬逶行秘始诧硬件设甏、建支两存空舔酌鼷瓣錾，梅系绕鹃软硬舞繇

境带剐一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好

正确的环境，Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的主要任务如图３．２所示。因此ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的实现

对硬传麴蔹赖技馥常强，不嗣豹体系结｛驽、不弱的嵌入式叛级设镰配置都会瓣

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ有不同的需求。因此，为嵌入式系统建立～个通霜瀚Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ

是很嘲难的。

ＢｏｏｔＬｏａｄ“程序入口｛

｝ｌ

——‘ｌ～——

Ｉ关看门狗ｊ

Ｌ］ｆ一一

ｌ竣鬟螭ＩＳｌ控翱寒存器，扛嚣事弱

设置系统时钟控制寄存器

—————蔓…

｜ｉ

｝设置存储器｛

Ｉｌ

｛－

ｌ———，————＋．—。—．—ｊ

拷贝Ｆｌａｓｈ内的内棱到ＲＡＭ

噩

跳转到ＲＡＭ中执行内核

爨３．２

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的主要径务

Ｌｏａｄｅｒ

由于Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的实现依赖于ＣＰＵ驹体系结构，所戬大多数Ｂｏｏｔ

都分为ｓｔａｇｅｌ和ｓｔａｇｅ２两大部分。依赖于ＣＰＵ体系结构的代碣，例如设备初

始化代码憋，通常都敞在ｓｔａｇｅＩ中，而且一般都用汇编语裔来实现，以达到短

小精湛的秘的；ｓｔａｇｅ２剿通常用Ｃ疆言来实瑗，从丽可以实现更复杂的功能，

褥显代码会其有更鳋豹《读往窥可移植性｝２粥｛２８１。

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的ｓｔａｇｅｌ通常包括以下步骤：

（１）硬件设备的韧始化。

（２）为热载Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ鑫冬除段２准冬冀ＡＭ空耀。

（３）复制Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的阶段２到ＲＡＭ空间中。

（４）设置好堆栈。

（５）跳转到阶段２的Ｃ入口点。

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ豹ｓｔａｇｅ２遥零售旗瑷下多骤：

（１）初始化本阶段要使用到的硬件设备。

（２）梭测系统内襻映射（Ｍｅｍｏｒｙ

（４）为肉核设嚣囊动参数。

（５）调用内核。

Ｍａｐ）。

（３）搀内核映像秘掇文馋系统姨像扶Ｆｌａｓｈ上读入到ＲＡＭ空阀巾。

３。３。２逶邀Ｊ稻。Ｇ终Ｖ｜Ｖｌ嶷入嚣笈叛

ＶＩＶＩ怒由ＭＩｚＩ公司为ＡＲＭ缱理器系列设计的一个ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ，本文目

标板采用的是广州斯道公司生产的撼于ＳａｍＳｕｎｇ￥３Ｃ２４１０的普及板，因此也采

用了ＶＩＶＩ

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ，但增加了一些薪的功能。

（１）臻热了疆络翡支持，胃酸傻焉ＴＦＴＰ，ＮＦＳ等溺终功麓；

（２）增加了ＣＳ８９００ａ和ＤＭ９０００两种网卡的支持：

（３）增加了斯道ＶＧＡ／ＴＶ显示的初始化黼数；

（４）壤趣了弓ｌ导ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ以及葵毯搽佟系统的孳｜警添数；

（５）增加了Ｌｏｇｏ部分，弼户可以方便的添加自己的ｌｏｇｏ。

ｖＩＶＩＢｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ原有功能如下：

（１）分区管理：

（２）参数管瑾；

（３）通过串口下裁程序到ＦＬＡＳＨ或者ＲＡＭ中；

（４）扁动ｌｉｎｕｘ撵作系统；

（５）ｂｏｎ文件系统褥的管理。

通鬻绩况下，ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ遴ｊ建串西与宿主机迸豸亍交昝传输，但是帛日传

输的速度烧有限的，因此通过以太网连接并借助于ＴＦＴＰ协议来下载文件是个

鼹好的选择。ＴＦＴＰ全称Ｔｒｉｖｉａｌ

ＦｉｌｅＴｒａｎｓｆｅｒ

Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（简单文件传输协议或零

碎文侮传竣镑议），弼黻善成一令筵健了豹ＦＴＰ，主要区朔蹙没骞爱户极陵管

理功能，瞧就是说，ＴＦＴＰ不需要认证客户端酌权限，所以在启动一个究整韵

操作系统之前，就可以通过ＴＦＴｐ下载启动映像文件。ＴＦＴＰ在安装时～定要设

立一个单独的目录作必ＴＦＴＰ服务的掇星录，ＴＦＴＰ服务只缝访阚这个翳录。

使胡颓遂￥３Ｃ２４１０拜发板进行ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒｔ豹烧写，需甍安装并口驱动、设

置宿主机（服务器）和目标板的Ｉｐ，设置串口信息等等。猩进行并口鞭动程序

的安装时，需要安装一个叫ＧｉｖｅＩＯ并口驱动程Ｊ挚，它可以用软件直接控制并口

豹菜些管嬲。爨麴可以竣霆开发投ｌｐ兔１９２．１６８．０．１，ｔｒｉｐ

ｓｅｒｖｅｒＩＰ爻１９２，１６８。０，ｌｌ

（也就是ＰＣ机的ＩＰ）。

我们使用的是ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ的启动方式，当ＦＬＡＳＨ里面是空的时候（出厂

状态），我们必须使用ＪＴＡＧ板将ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ烧入开发扳。这里我们介绍在

Ｗｉｎｄｏｗｓ乎蠹下怎样傻强ＪＴＡＧ教烧写ＦＬＡＳＨ。

第～疹：正确避接ＪＴＡＧ板、开发板和ＰＣ，如图３．３所示：其中ＪＴＡＧ工

具用于完成板卡硬件检测、下载、运行、烧写ＦＬＡＳＨ、内核调试、单步调试等

最底层熬溪溅功毙。

翻３．３

ＪＴＡＧ擞、开发扳和ＰＣ的正确连接

第二步：在Ｗｉｎｄｏｗｓ系统下烧写ＦＬＡＳＨ

１）安装并口驱动ＧＩＶＥＩＯ．ＳＹＳ，该程序存在随扳光盘Ｊ下ＡＧ／ｗｉｎ／ＧＩＶＥＩＯ

●遴入ＪＴＡＧ／ｗｉｎ／ＧｌＶＥｌＯ鼗录：

·并将ＧＩＶＥＩＯ．ｓｙｓ系统文件拷贝到ｗｉｎｄｏｗｓ安装目录下的

／ｗｉｎｄｏｗｓ／ｓｙｓｔｅｍ３２／ｄｒｉｖｅｒ／内；

·遗入ｗｉｎｄｏｗｓ攘翎瑟板，逡择添燕硬捧；

·选择端日设备，手动选择驱动；

·选择ｇｉｖｅｉｏ．ｉｎｉ，完成驱动安装。

２）运杼ｓｊｆ２４１０．ｅｘｅ（ＪＴＡＧ／ｗｉｎ／ｓｊｆ２４１０／ｄｅｂｕｇ），选择ｎａｎｄ并且烧蒙薷０地

址。

其中ｓｊｆ２４１０．ｅｘｅ怒在ｗｉｎｄｏｗｓ下饶写ＦＬＡＳＨ的工具，光擞里的ｓｊｆ２４１０针对的

是型号为Ｋ９Ｓ１２０８、２８Ｆ１２８Ｊ３Ａ的ＦＬＡＳＨ等。系统先检测到￥３Ｃ２４ｌｏ处理器，然

后提供ＳＪＦ蛇主菜单，我们选择第Ｏ块Ｋ９Ｓ１２０８作为我们的测试区域，这说明我

韬是将ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ浇譬迸ＦＬＡＳＨ＠，绣骧搂下采滋褒豹裁是蠲ＪＴＡＧ烧写ＮＡＮＤ

ＦＬＡＳＨ的菜单，我们嗣样选择Ｋ９Ｓ１２０８。接着就出现了要烧写的目标地址的选

择０～４０９５，我们选择从０地址开贻。等待烧蒙究成大约５分钟。整个烧录操作

过程如躅３。４。

鬣３．４

ＶｔＶＩＢｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ筑录ＦＬＡＳＨ的过程

第三步：检查烧泶是否正确。

将ＰＣ机的ＣＯＭｌ口和开发扳的串口通过ＲＳ２３２以太网线连接起来，接着

括嚣ｗｉｎｄｏｗｓ豹超缀终臻（开始一＞辩舞一＞遴讽一＞超级终臻），其审ＣＯＭｌ

口设置如图３．５所示。

巨３。５生桃越级终璃攀口设置

然籍。断开ＪＴＡＧ板秘歹；＝发税的连接并按。Ｆ开发板上鹣Ｒｅｓｔ按键，觏聚得到

如图３．６输出，说明我们的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ力ｌ载成功，并可以实现开发板的囱启动

了。

图３．６

ＶＩＶｌ

ＬＯＧＯ在擞机端的显示豳

３．４基予￥３Ｃ２４１０帮缎板戆ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ痣核熬谬箍

３．４．１

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ内核的定制

ＶＩＶＩＢｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ的成功加载为我们进彳亍ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ内核盼移植创

造了冬箨。在我餐嵌入式数控系统懿歼发串，蓠先要囊或操佟系统痨棱的移疆，

方箍进芎亍溺户应蠲程垮开发。毽怒鬻完成操俸系统静蠹核移植，首先瑟在宿主

机上完成Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ的内核定制。

Ｍｉｅｒｏｓｏｆｔ

ＰｌａｔｆｏｒｎｌＢｕｉｌｄｅｒｆｏｒ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ（一般筠称为ＰｌａｔｆｏＩＴｎ

Ｂｕｉｌｄｅｒ

或ＰＢ）蹩懑于创建鏊予Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ静嵌入箴操俸系统设计的一个粲成开发

环境（ＩＤＥ），它集成了进行设计、产生、构建、测试和调试Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作

系统设计所需要的所有开发工具。下丽我们将介绍利用ＰＢ进行Ｗｉｎｄｏｗｓ

操撵系统镜像瓣定铡ｌ熏毽：

第一疹：将斯道公司提供的Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＢＳＰ替代原来的Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ

ＣＥ

ＣＥ

４．２下基于￥３Ｃ２４１０硬佟平台的

４．２下基于ＳＡＭＳＵＮＧＡＲＭ硬件平台的ＢＳＰ。

（１）将＼ｗＩＮＣＥ４２０＼ＰＬＡＴＦＯＲＭ目录下鬈为“ＳＭＤＫ２４ｌＯ”的鼠录救名备

傍，势置凝建一令名为“ＳＭＤＫ２４１０”酶嚣录；

（２）将斯道提供豹光盘中的２４１０ＷＩＮＣＥ、２４１０ｗＩＮｃＥ４．２ＢＳＰ目录中的内容

拷贝到步骤ｌ建立的ＳＭＤＫ２４１０目录，并去掉该目录中所有文件的只读属性；

（３）将“ＳＭＤＫ２４ｌ

Ｏ、ｆｏｒ

Ｐｕｂｌｉｅ、ｏａｋ、ｄ蛀ｖｅｒｓ＼ＮＥＴＣＡＲＤ”嚣录下的Ｃ￥８９００Ｒ

韬录拷燹剃＼ｗＩＮｅＥ４２０＼ＰＵＢＵＣ＼ｅ０ＭＭＯＮ、０Ａ鼯ＤＲ｛ｖＥＲＳ＼ＮＥＴｅＡＲ翻蒙下。

（４）征“ＷＩＮＣＥ４２０＼ＰＵＢＬＩＣ＼ＣＯＭＭＯＮ＼０ＡＫ＼ＤＲＩＶＥＲＳ、ＮＥＴＣＡＲＤ”目录

下的ｄｉｒｓ文件中添Ｎｃｓ８９００ｒ。

（５）拷受“ＳＭＤＫ２４１戳ｆｏｒｐ麟ｂｌｉｃ、ｃＥＳ￥ＳＧＥＮ”嚣象下豹Ｍａｋｅｆｉｌｅ文磐委

“ＷＩＮＣＥ４２０＼ＰＵＢＬＩＣ＼ＣＥＳＹＳＧＥＮ”目录下。

（６）打开ＰＢ，选择“Ｆｉｌｅ”菜单下的“Ｍａｎａｇｅ

豹ｓｍｄｋ２４１０

ＢＳＰ。

Ｃａｔａｌｏｇ

Ｆｅａｔｕｒｅｓ…”浆单项在

Ｃａｔａｌｏｇ列表中，选中ｓｍｄｋ２４１０．ｃｅｃ，点击Ｒｅｍｏｖｅ按镪，删除ＰＢ４。２自带

（７）点击Ｉｍｐｏｒｔ按钮，导入ＰＬＡＴＦＯＲＭ、ＳＭＤＫ２４１０＼ｓｍｄｋ２４１０．ｃｅｃ文件，

在Ｃａｔａｌｏｇ的ＢＳＰｓ下，将会自动添加Ｓａｍｓｕｎｇ

ＳＭＤＫ２４１０：ＡＲＭＶ４项，此时斯

道公司提供的ＢＳＰ戴安装宠成了。

第＝疹；使用安装好豹ＢＳＰ猩ＰＢ

４．２中创建一个新的Ｐｌａｔｆｏｒｍ并且编译连接

生成“ＮＫ．ＢＩＮ”和“ＮＫ．ｎｂ０”Ｉｍａｇｅ文件。前漪是压缩的操作系统映像，而后

者是没有胍缩靛映像。编译结果如嬲３。７聪示。

图３．７利州新ＢＳＰ在ＰＢ

４．２中创建新的Ｐｌａｔｆｏｒｍ并肛编译侨的结果

３．４．２秘蹋麓遒Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ烧录ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ肉援陕像

第一步在ｗｉｎｄｏｗｓ下安装ｔｆｔｐ

ｓｅｒｖｅｒ，然后启动ｔｆｔｐｓｅｒｖｅｒ，将根目录

定义在ｅ盘稚舀录。将上述生成的“ＮＫ．ｎｂＯ”Ｉｍａｇｅ拷贝到Ｃ盘搬目录下。

第二步设置超级终端，启动颠遂ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ。这一步积蘸文一样，霹以

参照图３．９和图３．１０。

篱三多按空格遴入ｓｈｅｌｌ设置倍患，设置宿主梳耧目标梳的ｌＰ趣琏。宿

生机ＩＰ地址设为１９２．１６８．０．１，目标机ＩＰ地址设为１９２．１６８．０．１ｌ，并且测

试网络是否接通，过程如图３．８所示。

ｇｚｓｄ＞

ｇｚｓｄ＞ｎｅｔｓｅｔ

ｉｐａｄｄｒ

１９２．１秘，＃。ｌｌ

ｇｚｓｄ＞ｎｅｔ

ｓｅｔ

ｓｅｒｖｅｒｉｐ

１９２．１６８．０．１

ｇｚｓｄ＞ｎｅｔｓｈｏｗ

Ｃｕｒｒｅｎｔ

Ｎｅｔｗｏｒｋ

Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ

Ｅｔｈｅｒｎｅｔ

Ａｄｄｒｅｓｓ：携：０３：Ｆｉ：鹞：驻：疰

ＩＰｆｌｄｄｒｅｓｓ：１９２．１６８．０１１

Ｎｅｔｆｌａｓｋ：２５５．２５５．２５５．０

６ａｔｅｗａｖ：１９２．１６８．０．１９

Ｓｅｒｕｅｒ

ＩＰ：１９２＋１６８．ｇ．ｉ＃

ｇｚｓｄ＞ｎｅｔｐｉｎｇ

１９２．１６８．０．１

ＲＲＰｂｒｏａｄｃａｓｔ１

ｇｅｔｒｅｐｌｙ

ｆｒｏｍ１９２．１６８．８．１

ｇｅｔ

ｒｅＤｌｙｆｒｏ．３２．３２．３２。３２

ｇｚｓｄ＞一

强３．８宿主税秘蟊标橇匏ｌＰ泡址设蓬

第哩步下载ＮＫ。ｎｂＯ到０ｘ３０２０００００处，大约３分锋。操作如熙３。９历示。

圈３．９烧写ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ虎核到ＲＡＭ的操作过程

第五步设置输出设备类型，并且初始化。Ｄｉｓｔｙｐｅ类型１为输出到显乐器。

攥佟翅强３。１０爨示。

蹦３．１０设饕使用ＶＧＡ簸出的操｛＃避程

第六步运行下载的ＮＫ．ｎｂＯ。操作如图３．儿所示。然后猩显示器上可以看

翔ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ豹输毒了。

ｇｚｓｄ）

ｇｏ

ｔｏ

ｌｔ拍断１３

２８０３

ａｌ

２２：鞋：捞

ｓｐ．ｕｎｄｅｆ＝ｆｆｆｆｃ８００

０ＥＨｎｄｄｒｅｓｓＴａｂｌｅ；８ｃ２８１２８８

图３．１ｌ运行下载的ＮＫ．ｎｂ０

将编译好的Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的ＮＫ．ｂｉｎ下载到目标板的ＦＬＡＳＨ中，按下

野发板上蛇Ｒｅｓｔ键，秀发叛就缝痘动ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ了，翔３．１２是Ｗｉｎｄｏｗｓ

扁动后的界面。

ＣＥ

图３．１２Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ擞作系统运行界面图

至此，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的内核移植到数控开发板巾的任务就算完成了，为进

一步进行数控纛爆程序熬嚣发奠定了基懿。

３Ｉ

第四章机床控制器的蓝牙驱动开发

前文我们已构建好了基于ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ的软硬件平台，按下来要做的是选

择合适的梳臻控制器和移动控制器之闯的无线通信方式。

ＷＳ．ｍＣＮＣ的无线通信技术豹选择

隧凑季喜皴熬Ｅｔ蔹舅舅，短鼹离无线通信镶域中涎生了众多靛标臻与滋议，在

这些标准与协议中，最为引人注目的魑Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩｒＤＡ、ＨｏｍｅＲＦ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ２、

ＵＷＢ鞠ＩＥＥＥＳ０２．１ｌ等。我粕分褥魄较了死耱主要静标准及荬疲嗣特ｊ轰｜２９１，冤

袭４．１。

技术

撂撼

工作

ＩＥＥＥ８０２．

１ｌｂ

４．Ｉ

ＨｉｐｅｒＬＡ

Ｎ２

５ＧＨＺ

蘸牙

ＨｏｍｅＲＦＩｒＤＡ

ＵＷＢ

（１。ｅ§秀黪

２．４０２ＧＨｚ

２．４ＧＨｚ

２．４ＧＨｚ

红外线

３．１ＧＨｚ～

｛Ｏ。６ＧＨｚ

频段

２．４８ＧＨｚ

传输

１１Ｍｂｐｓ

１０～１００ｍ

５４Ｍｂ／ｓ

１Ｍｂｐｓ

１～２Ｍｂｐｓ

１６Ｍｂｐｓ

蒜４８０Ｍｂｐｓ

速率

通信

距离

应用ＷＬＡＮ

３～１５０ｍ

１０ｍ左右５０ｍ内定向１ｍ

耋１０ｍ

ＷＬＡＮ家庭和办

公莰备短

无线浆庭

网终要联

近距离

２台设

近距离多媒

钵

蓬爨

距离互联

笔记本

电脑、

ＰＣ、掌

上电脑

等

备之间

互联

电脑、

打印机

ＰＤＡ、

终端

类型

笔记本魄

笔记本电

脑、无绳

ＰＣ、无绳

电话、宽

无线数字电

视、ＤＶＤ等

娱乐设备、

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ高速

脑、ＰＣ、

掌上电脑

等

电话、手

机、小型

无线数字

设备

较低

Ｎｏｋｉａ、

带电缆或

ＤＳＬ调制

手机、

笔记零

电脑

较低

摩托罗

鳃调器

较瓴

Ｐｒｏｘｉｍ、

接入嬲关

较｛羲

ＴＩ、Ｉｎｔｅｌ、

俭爨

主要支

持公镶

较裹

Ｃｉｓｃｏ、

较毫

ＡＣＸ公

司

Ａｍｐｈｉｏ

Ｌｕｃｅｎｔ等

ＭＯｔＯｒｏｌａ

、Ｅｒｉｃｓｓｏｎ

西门予、

摩托罗

拉、康柏

拉、三

星等

Ｍｏｔｏｒｏｌａ等

ｎ公司

袋４．１

链

无线遴信标缓技寒院较

３２

作为技术前沿，这燃技术之间稃在着相互竞争，但在某贱实际应用领域内它

们又相互补充。那么在这么多标准与技术之中，哪一种技术性能最逡合我们

ＷＳ．ｍＣＮＣ躯要求程？扶嚣施够程祝床控翻嚣鞠移动控裁嚣之闽桨起入枫资弱

的桥梁。缀过以上的比较可以看出，虽然ＩｒＤＡ、ＨｏｍｅＲＦ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ２、ＵＷＢ

均可以实现无线通信及组网功能，但是由于其技术及性能方面的局限蚀并不能

潍是我们ＷＳ．ｍＣＮＣ系统懿要求，因忿我识重点磁较蓝牙秘ＩＥＥＥ８０２。ｌ

ｌ。

蓝牙与ＩＥＥＥ８０２．１ｌｘ毕竟属予不同的无线通信标准，掰以其特性与应用也

存在着许多差异。在考虑具体选择哪种技术时，还需要做谶一步的比较，具体

如下１３０ｌ：

ｌ，王传频段上：ＩＥＥＥ８０２．１ｌｘ窝夔雾嫠Ｚ作在２。４ＧＨｚ频段主。

２．技术上：ＩＥＥＥ８０２．１１Ｘ支持１～１１Ｍｂ／ｓ的数据速率，但是它只嶷持数据

通信，要进行无线数据通信，数据设备先要安装有无线网卡。蓝牙技术具有一

整套全薪的协议，可以应用于更多螅场合：不仪支持数据透傣，两时遥支持语

音通信。并且蓝牙技求是Ａｄ

Ｈｏｃ阚中豹一个主流技术。

３．成用上：ＩＥＥＥ８０２．１１Ｘ的传输距离长、德度快，可以满足用户远行大量

占用带宽的网络操作，就像在有线局域网上～样。而蓝牙技术面向的却是移动

设蠢阉懿套蘧盈连接，毽焉本葳上说，宅是一季孛钱骜邀缓黪技本。

４．稳定性：ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ容翁受到外来信号的干扰：弼蓝牙跳频鼹快，数

据包更短，因此蓝牙比ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ更稳定。

５．系统安全：蓝牙在其基带部分从物理鼷为用户提供保护和信息保密极

铡，瑟ＩＥＥＥ８０２＋ｌｌｘ帮没有，嚣魏鞠对更麓安全。

６．成本及功耗：ｔＥＥＥ８０２．１ｌｘ实现成本高，蓝牙芯片却不到５美觉。而且，

ＩＥＥＥＳ０２．１ｌＸ的硬件实现需要较大的容纳空削，不能像蓝牙模块一样械入电子

设备当中。另终，ＩＥＥＥＳ０２．１ｌＸ戆平均功耗为ｌＷ左右，大大裹于蓝牙麴功耗。

车闽条件普遍比较复杂，所以簧求我们选用的无线通信技术应其旃可靠往

高、数据分组透明、传输时间短、功耗低、耐温强度大等特点，而蓝牙技术较

好地符合了这些要求：具有成本低、体积小、安全性高等优势，更重要的是蓝

雾魄ＩＥＥＥ８０２。ｌｌＸ更瑟夺移魂瞧，筵逶合车瓣豹移动控剿。因我，蘸雾技零鸯

我们人机协同工作模＿式提供了一种邂加轻便和灵活的解决方案１３”。

４。２辊廉控制器耪移动控制器之阏簸牙逶信的实现

当今豹许多工照设备酃蹩使躅传统线缆接麓（ＲＳ２３２、ＲＳ４８５或ＵＳＢ），如图

４．１。这对使用蓝牙无线连接创造了条件，使得菔牙适配器很快应运而墩，如瑞

典的ＣｏｎｎｅｅｔＢｌｕｅ公司，它发布了世界上第一个工业蓝牙产品一串行接口适配

器Ａｄａｐｔｅｒ，这秘接嗣霹竣搜饪簿繁骞ＲＳ．２３２搴行接臼静王蝗设备之润透过夔

牙这种无线方式进行通信，也能实现工业设备与其弛蓝牙设备（如智能手视、

ＰＤＡ、笔记本电脑等）之间的无线连接［３２１。圈４．２灌示工业现场设备采用蘸牙

适瞰器进行连接以替换传统的串行线缆连接的工作模式。

圈４。１传统蠢线经剁摸式

图４

２菔牙无线控制模式¨吖

使用蓝牙适配器最大的优点是无需改动现有设备的硬件，只要插入已有的

设锯就可以痿爆，拔出来敷可以便之按原舂黪方式运作。使用对无需对已蠢的

设备进行任何变动，实现舆币的即插即用。这样减少了安装成本，简化维修过

程，劳撼裹使用移动枫器鑫冬灵活蠖，璧它兔谗使舅跫存在装配嚣翻缡程工舆，

这姥使其应用于工业领域，取代传统的有线电缆更加成为可能。以下是蓝牙适

配器蚕稠。

潮４．３蓝芽ＵＳＢ逶酝器

隧４．４蓝蒡串墨适配器

由于我们数控系统的机床控制器的开发使用了斯道￥３Ｃ２４１０开发板，它本

身没有集成蓝牙功戆。要突褒梳床控镪嚣霹移动控麓器之阕豹薤牙瀵信，在祝

床控制器上插入蓝牙适配器，不失为～种较好的解决之道。那么在机床撩制器

上拜发箍矛瓤动就成为我们要解决静蠲题。

４．３

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ下蓝茅串口驱动程净的实现

驱幼程序将操作系统和设器连接起来，为使操作系统能够识别设各势应用

程序提供设备服务。我们数控操作系统采用了Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ，它提供了四

耪设备模型，其中辑转怒专用予Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的模型，爨终鼷秘终郏模型来自

其它操作系统。基于Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的两种模型是本机的设备驱动模型和流接口

鞑动模型。秘秘铃部模熬赐予通用率零亍总线（ＵＳＢ）＿葶爨嚣终驱韵嚣接掰糕准

（ＮＤＩＳ）的驱动模型。

崮予蓝学镑议楚在纛线技术下静仿真率西，蔻牙孛ＯＢＥＸ戆诲多应蠲正是

綦于蓝牙仿真串口【３３】。而流接翻驱动程序通过一组流接口函数使得应用程序可

瑷逶过文侔系统率的特豫文俘与设备接口，因魏蘸牙仿冀串翻的功能性黧适合

流接口驱动程序的结构［３４１。

虽然蓝牙设备驱动程序的实现采用流接口驱动程净设计，但由于两种驱动

稷序的基本终构与原理檩似，所以下文从本帆设冬驱动程序续梅开始，可以更

清楚地认识蕊牙设备驱动程序的实现原理。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ本机设备驱劝程序结构［３５１

４．３．１

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ豹本承设备驱凌程澎分羹疆耱类鍪：蕈片驱动程痔（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｅ

ｄｅｖｉｃｅ

ｄｒｉｖｅｒ）和分层的驱动程序（Ｌａｙｅｒｅｄ

Ｄｅｖｉｃｅ

ｄｒｉｖｅｒ）。单片驱动程序基于

肇个码片，该码片藏接稳硬件设备的功能毪通过设备驱渤程序接日传递绘操作

系统。与单片驱动程序相比，分层驱动程序由两个设置好的屡组成：上殿是模

型设备层（ＭＤＤ，Ｍｏｄｅｌ

Ｐｌａｔｆｏｒｍ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

Ｄｅｖｉｃｅ

Ｄｒｉｖｅｒ），下层是依赖平台的驱动程序（ＰＤＤ，

Ｄｒｉｖｅｒ）。大多数的设备驱动程序楚分屡的两不是单片的。

本文采用分鼷的驱动程序来连接蓝牙硬件和上面的文件传输成用。阑４．５说明

了嚣静驱动穆序是如露农ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ操俘系统中集成瓣。

设备驱动程序接口（ＤＤＩ）是在ＭＤＤ中实现的函数集，ＧｗＥＳ模块通过

这个接强调璃设备驱动程序；设备驱动程淳服务器箍供接舀（ＤＤＳＩ）是奁ＰＤＤ

中实现的函数集并由ＭＤＤ调用。由于微软提供了所有与ＭＤＤ模块相关的源

代码，新瑷对这部分不用徽任何改动，只需将自蠢豹ＰＤＤ模块与ＭＤＤ橇块链

结成一个公用库。

理解了本机设备驱动程序的结构后，从图４．５右边不难肴出，流接翻驱动

摆序只是把溅接口作为它们的ＤＤＩ馒用。谯这秘愤况下，不必要把这些驱动程

序与ＧＷＥＳ模块逻接起来。它们以普通的ＤＬＬ方式存在并根据需簧被调用。

幽４．５Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的本机设备驱动程序结构

４．３．２菔牙仿真串日驱动程序实现

蓝牙仿真串口是利用蓝牙ＲＦＣＯＭＭ协议实现无电缆的茏线串目通传，与

本机设备驱动程序一样，实现流接口的串口驱动程序同样只需实现蕊牙的ＰＤＤ

模块。

ＰＤＤ模块包括四部分：第一部分是必须自己实现的所有ＤＤＳＩ接口：第二

部分是簸牙揍议栈镪括ＲＦＣＯＭＭ、ＳＤＰ、Ｌ２ＣＡＰ戮及ＨＣＩ实俸；繁三帮分是

ＨＣＩ传输层通过ＵＡＲＴ或者ＵＳＢ接口连接到蓝牙硬件；最后一部分是为蓝牙应

照提供豹图形界瑟接日帮控镪灞舀搂涣，焉寒对整个诲议栈嵇始记、蓝碧硬释

初始化、搜索附近的蓝牙没备以及发现指定设备上的服务。如图４．６所示。

在豳４．６所示的蓝牙仿真窜口驱动程序酾系统结构中，设备管理程净是用

户层的程序，在基－ｙ－Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的平台上不停地运行麓。设冬管理程膨不是

内核的一部分，但它是与内核、注册袭和流接口驱动程序ＤＬＬ有相飘影响的单

独部分。它圭要执行以下任务：

·在系统启动时或收到用户在基于Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的平台上增加了外围设备

的售爨对，初始豫驱凌程彦懿艇载；

·向内核注册特定文件名，该文件名｛巴应用稷序使用的流Ｉ／Ｏ函数映射到

滚接瓣驱动程序豹那些缀数静实现：

●通过从外围设备获得即插即用标识符或激活一个检查予程序来发现可

戳处理该设备静驱动程净，为矫国设备我到合邋的设备驱动程序；

●通过读写注册值加载和跟踪驱动程序；

·当不褥需要设备时，卸载驱动程序。

流接口驱动程序是用户一缴的动悉链接库，周来实现一组固定的流接口函

数，这簇流接蜀函数佼褥应用耩序可黻通遵文件系统中的特殊文俘两与谶备进

行接口，因此对上颓的ＯＢＥＸ成用程序来说，使用非常方便。

图４．６

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ下篮牙串口驱动程序结构

从阁４．６可以看出，蓝牙流接口驱动程序中一个ＭＤＤ模块对应精两个ＰＤＤ

模块，释实王蔸了瑟个镑囊枣墨设备：一令凳控裁灞嚣，翔柬完成蓝雾渗议察硬

件的初始化，给ＯＢＥＸ应用程序提供～个发现设备和服务的接口，这个串口只

供其俸瘦用内部往弼：勇一个叠“逶寞歪的为萁它蓝牙应蠲往用的蓝牙仿真率日，

它通过实现一组系统提供的标准串口ＤＤＳＩ接口函数，实现蓝牙ＲＦＣＯＭＭ协

议的串翻仿真。

加载驱动程序魁由设备管理程序避过查找注ｊｌ！｝表

ＨＫＥＹ—ＬｏＣＡＬ—ＭＡＣＨＩＮＥ＼

Ｄｒｉｖｅｒ＼鼹录，注艇的串日驱动程序豹籀关信息竟或，困鼗必绥至少泼薅嚣令蓝

牙串口设备。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ中，一个串Ｌ７被初始化前ＭＤＤ层会先调ＧｅｔＳｅｒｉａＯｂｊｅｃｔ

（）丞数｛：霉裂宰蜀驱动程痔孛安瑗懿枣强设备数鑫。因戴在蓝牙审鞠驱动程彦

的初始化时，由如下代码实现：

ＨＷＯＢＪ

ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＯｂｊ＝｛

／４箍述箍牙仿真串西特征＋，

（ＰＤＥＶＩＣＥ—ＬＩＳＴ）＆ＳｅｒＤＬ，

ＴＨＲＥＡＤ—ＩＮ—ＰＤＤ，

／＋中断楚理全部由ＰＤＤ层熊理＋／

０，

ＮＵ毛Ｌ，

（ＰＨＷＶＴＢＬ）＆ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＶＴｂｌ／木包含需螫实现的所有标准串口ＤＤＳＩ

函数的列表车，

｝；

ＨＷＯＢＪ

ＢｌｕｅｔｏｏｔｈｃＴＲＬｏｂｊ＝｛

（ＰＤＥＶＩＣＥ—ＬＩＳＴ）＆ＳｅｒＤＬ，

’ＦＨＲＥＡＤ—ＩＮ—ＰＤＤ，

０，

ｐ描述蓝牙控制端口特征牢／

ＮＵＬＬ，

（ＰＨＷ～ＶＴＢＬ）＆ＣＴＲＬＶＴｂｌ

’；

ＰＨＷＯＢＪ

ｒｇｐＨＷＯｂｊｅｃｔｓ［］＝ｆ≯包含两个ＰＤＤ实铡翡数缝鬻，

＆ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＯｂｊ，

＆ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＣＴＲＬＯｂｊ

’；

ＤＥＶＩＣＥ～ＬＩＳＴ

ＳｅｒＤＬ＝｛

产存储设备驱动程序中所有串韶设备＋／

，宰宰ＩＺｌ驱动程黟黪名掌＋，

“ＣＥＳｅｒｉａｌ。ｄｌｌ”，

ｓｉｚｅｏｆ（ｒｇｐＨＷＯｂｊｅｃｔｓ）／ｓｉｚｅｏｆ（ＰＨＷＯＢＪ），／掌串口设备的数目’／

ｒｅｇＨＷＯｂｊｅｃｔｓ

｝；

ＰＤＥＶＩＣＥ—ＬＩＳＴ

ＧｅｔＳｅｒｉａｌＯｂｊｅｃｔ（ＶＯＩＤ）

＜

ｒｅｔｕｒｎ（＆ＳｅｒＤＬ）：

｝

在串口驱动程序中注册了两个串口设备质，就鼹实现这聪个ＰＤＤ实例对应

豹流接嗣函数。微软为要实现的串口ＰＤＤ模块提供了一个ＨＷＯＢＪ（Ｈａｒｅｄｗａｒｅ

Ｏｂｊｅｃｔ）类型的串行对象袭，这令结构烈出了实现串日驱动的所有接口函数指

针。见下面的描述：

ｔｙｐｅｄｅｆ

ＰＶＯＩＤ

ｓｔｒｕｅｔ～珏Ｗ—ＶＴＢＬ｛

ｆ＋ＨＷＩｎｉｔ）（ＵＬＯＮＧ

Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，ＰＶＯＩＤ

ｐＭＤＤＣｏｎｔｅｘｔ，ＰＨＷＯＢＪ，

ｐＨＷＯｂｊ）；

ＢＯＯＬ（＋ＨＷＩｏｃｔｌ）（ＰＶＯＩＤｐＨｅａｄ，ＤＷＯＲＤ

ＰＢＹＴＥ

ｄｗＣｏｄｅ，

ｐＢｕｆｌｎ，ＤＷＯＲＤ

ｄｗＬｅｎＩｎ，ＰＢＹＴＥ

ｐＢｕｆＯｕｔ，ＤＷＯＲＤ

３Ｓ

ｄｗＬｅｎＯｕｔ，ＰＤＷＯＲＤ

ｐｄｗＡｃｔｕａｌＯｕｔ）：

｝ＨＷ—ＶＴＢＬ，＋ＰＨＷ

ＶＴＢＬ：

用户通过修改率行鞠ＰＤＤ的窜彳亍对象表改变涵数集或璐数名。下耩的结构

ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＶＴｂｌ定义了麓牙仿真串口ＤＤＳＩ函数的名称。

ｃｏｎｓｔ

ＨＷ—ＶＴＢＬＢｌｕｅｔｏｏｔｈＶＴｂｌ需｛

８ｌｕｅｔｏｏ壕ｌ拄ｉ￡Ｓｅ妊ａｌ，

ＢｌｕｅｔｏｏｔｈｌＯｃｔｌ

｝；

同样算ｊ结构变量ｃＴＲＬｖＴｂｌ定义了控制端口的ＤＤＳＩ函数名列表。由于这

个串口设备用作内部实现特殊的功能，下面只列如了需要关一０的主要函数名。

ｃｏｎｓｔ辩Ｗ

ＶＴＢ己Ｃ零Ｒ毛ＶＴ班＝ｆ

ＣＴＲＬＩｎｉｔＳｅ“ａ１．

ＣＴＲＬＤｅｉｎｉｔ．

ＣＴＲＬＯｐｅｎ，

ＣＴＲＬＣＩｏｓｅ，

…’

…，

ＣＴＲＬｌｏｅｔｌ

，；

机床控制器的蓝牙驱动的解决，也意味着ＷＳ．ｍＣＮＣ的机床控制器和移动

控制器之Ｉ＿目Ｊ的通信问题得到了解决，接下来要做的就是利用菔牙实现车间内的

数蕹交换凌缝。移动捡到器黧透过蘸矛，实瑗＿砖凝庆整裁爨豹操终、傣惫蠢询、

加工程序下载和手工编程，对机床控制器的诊断与维护，对车间的数据采集与

反馈、决策处理等一系列工作。

第五章

嵌入式数控系统的实时控制的实现

我们要实现基予ＡＲＭ．ｗｉｎＣＥ嵌入式数控系统的实时控制，就要先了鳃

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的体系结构和特点。

５。１

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ。ＮＥＴ的体系缝魄

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ被设计成了一种分层结构，如图５．１，从底层向上分别为硬件

餐、ＯＥＩｋ４层、操作系统层和应焉层，每一层分剐由不丽韵模块绠成，每个模块

又由不同的组件构成。这种层次的结构试图尽量将硬件和软件、操作系统子应

用程序隔离开，以便于实现系统的移植，便于迸行硬件、驱动程序、操作系统

秽应用稷序的开发的人员分工合作、并行开发［３６ｌ【３＂。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的体系结构图

Ｉ

窑牟嚣蕊舞痒

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ｌ

盛羯层

翻际化

探佧系现朦

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ客户服务税序

ｌ

ｃＥ艇用稷孵

㈧ｌｌ

ｌ

ｌ

多媒钵

技术

核心ＤＬＬ

客户和应用程序开发

ｌ

对象存储

图形寤墨秘

ｌ

事件子系统

设备

管理器

逶信掇务

和网络

ｌ

援心

ｌ

！

Ｉ启动引导程序ｌ｜

ＯＡ．；

配置文件

ｌ罂瞩｜

Ｉ

硬件层

驱动程序

｜

强５．ｔＷｉｎｄｏｗｓＣＥ静体系结构

ｌ。凝｛牛层

硬件层是指由ＣＰＵ、存储器、Ｉ／Ｏ端口、扩展板卡筹组成的嵌入式硬件系

统，是磷ｉｎｄｏｗｓＣＥ攥终系统必不霹少的载钵。

２．０ＥＭ层

ＯＥＭ层麓嵌入式硬律与ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ撩作系统得接合瑶，羯来撼象硬佟功

能实现操作系统的可移植性。ＯＥＭ层Ｉ妇ＯＡＬ（ＯＥＭ

（１）０ＡＬ

Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ

Ｌａｙｅｒ，ＯＥＭ适

配层）、稿动弓｜导程净（ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ）、配餮５Ｃ粹、设备驱动程序等模块组成。

ＯＡＬ是Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ内棱与目标硬件之问的一个代码层，主要用来处理

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ内核与啜标硬｛牛设锯之间魄通信，其主要功熊主要包挺ＣＰＵ裙始

化、处理中断、计时器等。

４０

（２）启动弓ｌ导程序

启动引导程序用于将ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ操作系统内核加载到目标硬件系统的内

存并开姣定动撩｛乍系绞茨技行。

（３）配黼文件

配鬟文转嗣予瓣ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ搡铸系统瓣毯建过程逡行醚嚣，葵主要镪摇

源代码配置文件和映像配赞文件。

（４）设锯驱动程序

设备驱动程序怒对物理或虚拟设备功能的软件抽象，是操作系统与外部设

备或虚拟设备的桥梁，应用程序只有通过驱动程序接口才能实现对物理或虚拟

设备的操作。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ下的驱动被设计成为用户模式的应用程序，没有必

要必须运行在内核模式。

３。操作系统层

操作系统层是ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ操作系统的核心层，它既要为下层ＯＥＭ层提供

接口彝鼹务，也要为上层瓣应窝翟痔旋铗鼹务与盛嗣程序编疆缓强。主要有蔽

下模块构成：

（｛）孩。蛰ＤＬＬ（Ｃｏｒｅ

ＤＬＬ）

Ｃｏｒｅ

ＤＬＬ是Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作系统最为蘑要的组成部分之一。宗是处在操

｛譬系统鼷和应弱层之间豹一个模块，籍的是为了隔离操作系统层的箕佳模块与

应用层之间的联系，这样使系统的应用层通过ＣｏｒｅＤＬＬ来与操作系统的核心

模块进行通信，就使操作系统获得了～个保护层。在系统中，ＣｏｒｅＤＬＬ层主要

攫任对处部调用系统功能进行代理的经务，它实现了系统ＡＰＩ豹管理秘按名谖

用。

（２）按，§

核心是Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作系统的的最小定制内核，究成操作系统的主要功

糍，羯楚理嚣调度，蠹存管理、异常懿理、系统肉静通信撬镧戳及为其穗帮分

提供调用例程，还为系统范围内的调试提供支持。在系统运行时体现为ＮＫ．ｅｘｅ，

ＮＫ．ｅｘｅ始终遴行在较高静优先缀和憝埋器特权级溺上。豫中断例程外，一般不

允许系统内其它线稷抢占它的远行。

（３）对象存储模块

对象存储是指ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的存鼹内狂空蝴。它怒捶三种类型鲍数握：

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的文件系统，包括数据文件和程序；系统注册表；ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ数

攒瘁。茭孛，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ文馋系统又包惩三秘类型：基本ＲＡＭ麴文终系统；

基本ＲＯＭ文件系统和ＦＡＴ文件系统。

（４）多媒体技术模块

多媒体技术模块将桌面计算机上的高性能多媒体技术引入到了嵌入式设备

镶域。Ｗｉｎｄｏｗ＇ｓ

ＣＥ支持扶声音列图像及蜀视频酌全方佼的多媒体支持，为多

４ｌ

媒体硬件提供了相应驱幼程序接口，为多媒体威用程序提供丫丰富的ＡＰＩ，还

为多种媒体文传和媒钵滚提供了事塞懿解码和缡弱。

（５）鬻形窗口稻事伟系统模块（ＧＷＥＳ）

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作系统将桌面操作系统的ＷＩＮ３２

ＡＰＩ的用户界面和图形设

备接口合并成了一个模块，即图形窗口和事件系统模块，又称为ＧＷＥＳ予系统。

它在运行辩表现隽ＧＷＥＳ．ｅｘｅ。宅烹要实璎基零瓣绘嚣弓ｌ擎、塞１３罄嚣、赛瑟

的事件机制等。

（６）设备管理器模块

设备篱理器模块怒Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ操体系统对设备进行管理匏核心模

块，运行辩袁瑰舞Ｄｅｖｉｃｅ，ｅｘｅ豹一个进程。设备管理器模块提供基本匏设备管

理、即插即用管理、Ｉ／Ｏ资源管理以及设备驱动程序工作的基本机制。它由内

核加载并避续运行，一恩运行就永不卸载。

（７）邋蕊驻务帮瓣终模块

通信撒务和丽络模块的主要功熊是完成Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ操作系统与外界

网络的通信功能，并为操作系统提供网络服务。

（８）艘用和服务开发模块

应爱秘羧务开发模块是梵瘦鬻程序嚣发鬟供编程接翻窥骚务支｛孝豹瘁模

块，这些麾模块一般都是一些ＤＬＬ。在应用开发和服务开发时，系统就是利用

这一模块完成开发者的系统调用。

４．应用层

应雳屡主要毽耩Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ藏焉程彦、客户服务程净、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ客户服务

和用户接口部分等。

５。２

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ瓣遴程帮线茬撰述【３秘

进程、线程是一个内核最基本的服务，也怒一个内核最主要的组成部分。

掌握了进稷、线程和内存管理方面的知识，就能够充分利用操作系统内核提供

的服务，挝离编写的软｛牛的执行效零、更节省资源。

５．２．１

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的进程

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ是一个抢占多任务操作系统，抢占多任务又被称为调度。在

调度过程孛，内孩斡调瘦系统包含～令姿翦嫒窍遴程中线稷瓣优先级列袭，著

对所有的线程按优先级排列顺序。当中断发生辩，调度系统霾新安排所有线程

的排歹Ｕ月顷序。

一个进程是一个正运行的应用程序的实例。它由两个部分组成：…个是操

终系统鼹爱管理这令遴穗懿蠹核蹿象，是一个楚这个遴程攘窍匏连整象翔。这

个地址空闯包含应用穰序的代码段、静态数据段、堆、栈、本地执行ＤＬＬ。从

执行角度方面看，一个进程由一个溅多个线程鳃成。一个线程是一个执行单元，

宅控铡ＣＰＵ撬行进程巾菜一段我磁段。一个线程霹敷访闽这个进程孛骚毒的遮

址空间和资源。一个避程最少包括一个线程粟执行代码，遮个线程又明做主线

程。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ可以同时运行的进程数多达３２个。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ启动时，系统

裁会翻建鬻令遂程：

ＮＫ。ｅｘｅ（爨镞系统骚务）、Ｆｉｌｅｓｙｓ．ｅｘｅ（提镤文黪系统鞭

务）、ＧＷＥＳ伸黾供ＧＵｌ支持）和Ｄｅｖｉｃｅ．ｅｘｅ（加藏和维护设备驱动）。所以，用

户可创建的实际进程数约为２４个发右。进程在需要的时候可随时创建附加的线

程，如果进程不够用，可以考虑使豫多线程代蛰多进程。戳加线程的数量只受

羁ＲＡＭ大，ｌ、静限翩，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ内核可寻垃５１２Ｍ酌耪联内存。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ在初始化时就创建～个单一的４ＧＢ的虚拟地址空间。这个虚拟地

址空间为所有进程所共享。地址空间的一部分被分为３３个檄（Ｓｌｏｔ），镪个Ｓｌｏｔ

３２ＭＢ。程一令逶程开始瓣，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ羲努鬻绘宅一个窆翊鲍Ｓｌｏｔ，Ｓｌｏｔ

０是

为当前运行的迸程骈僳留的。除了为每个进程创建一个Ｓｌｏｔ以外，Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ．ＮＥＴ邂为主线程创建一个栈（ＳＴＡＣＫ），为ｊ｛￡程创建～个堆（ＨＥＡＰ）。一个

进程所能餐理的线程的最大数量取决于可以获褥的内存的多少。还可以利用内

存浚錾文（ｍｅｍｏｒｙ．ｍａｐｐｅｄｆｉｌｅｓ）或调蔫ＶｉｒｔｕａｌＡＩｔｏｅ丞数褒避程豹虚羧蟪蛙空润

中保留或指定一区域，来为进程在３２ＭＢ的Ｓｌｏｔ之外分配额外的内存。

５．２。２

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ懿线程

一个线程就是一个可执行静纂元，当操佟系统剖建一个进程时，嗣时也会

至少创建一个线程，使用线程是为了尽可能有效利用ＣＰＵ时间。一个进程可能

包含多个线程，每一个线程都共搴包括进程地址空闻在内的所有资源。每个线

程帮套蠡基豹筏包含ＣＰＵ毒存器豹状态。当～个线程霰接麓嚣，寄存嚣受戆篷

被推进栈，活动栈被切换到下一个将要运行的线程。～个线程的主进稷的栈大

小是由编译时链接器设鼹的，默认大小为６４ＫＢ，其他线稷的栈大小默认与主

线程相同，癯这个默认的栈大小在线程创建时谭以被重颓设嚣。

一个邋稷蠢的辑裔线程共享这个迸程的逸皴空溺，宙一个线程分酝的内存

对于进程内所有线程都是可以访问的，这些线稷具有相同的访问权限。但对于

不同进程的线程之间的访问，其权限受到限制，需要通过进程间的通信来进行

楚理瓠谖。一个进程内靛每个线稷郯楚独立攥穆懿，除≤｝缓它稻互稳霹冕，否

则，它们各自执行并强相意识不劐其他线程的存在。

线程有五种状态，分别为：运行（Ｒｕｎｎｉｎｇ）、挂越（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）、休眠

（Ｓｌｅｅｐｉｎｇ）、阻塞（Ｂｌｏｃｋｅｄ）、终止Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ）。当所有线程都处于阻塞状态时，

痰核链子窆溺模式（Ｉｄｌｅ

ｍｏｄｅ），这露对ＣＰＵ豹毫力供斑将减夸。

５．２．２．１

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的线程创建

可以通过调用ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ函数创建一个线程，ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ函数的声明

麴－Ｆ；

ＨＡＮＤＬＥ

ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ（ＬＰＳＥＣＵＲＩＴＹ

ＡＴＴＲＩＢＵＴＥＳ

ＩｐＴｈｒｅａｄＡｔｔｒｉｂｕｔｅｓ，

ＤＷＯＲＤ

ｄｗＳｔａｃｋＳｉｚｅ．

ＩｐＳｔａｒｔＡｄｄｒｅｓｓ。

ＬＰＴ｝｜ＲＥＡＤ

Ｓ下ＡＲＴＲＯＵＴＩＮＥ

己ｐＶｏｌＤ

ｌｐＰａｒａｍｅｔｅｒ，

ＤＷＯＲＤ

ｄｗＣｒｅａｔｉｏｎＦｌａｇｓ，

ｌｐＴｈｒｅａｄｌｄ）：

ＬＰＤＷＯＲＤ

务参数豹说瓣瓣表５。１掰零

参数

ＩｐＴｈｒｅａｄＡｔｔｒｉｂｕｔｅｓ

说

明

参数为ＮＵＬＬ

定义堆我熬大枣，费浆兔ＺＥＲＯ，稻使鼹进程默认篷。鲡

ｄｗＳｔａｃｋＳｉｚｅ

ＳＴＡＣＫＳＩＺＥ

果ｄｗＣｒｅａｔｉｏｎＦｌａｇｓ参数使用了

ＰＡＲＡＭ

ＩＳＡ

ＲＥＳＥＲＶＡＴＩＯＮ标志，则定义

线稷特定的堆栈大小

ｌｐＳ镪ｒ重Ａｄｄｆｅｓｓ

ＩｐＰａｒａｍｅｔｅｒ

ｄｗＣｒｅａｔｉｏｎＦｌａｇｓ

定义线程懿嫠始恁缝

定义传递给线程入口点函数的参数

线程产生控制标志。ＣＲＥＡＴＥＳＵｓＰＥＮＤＥＤ：产生一个

挂莛静线稷；Ｓ｛ＡｅＫ

ＳＩＺＥ

ＰＡＰＡＭ

ＩＳ

Ａ

ＲＥＳＥ狲印疆ＩＯＮ：

鲁定义线程的拽大小

ＩｐＴｈｒｅａｄｌｄ

返回线程的ＩＤ

表５．１ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ的参数说明

强莱线程截建成功，ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ蕊数返霾繇翻建线程静萄禚，否翻返飘

ＮＵＬＬ。当成功创建一个线程后，也Ｗ以通过程一个线程内调用函数

ＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔＴｈｒｅａｄＩｄ返回线程的ＩＤ，使用ＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔＴｈｒｅａｄ返回线程的旬柄。

当创建一个挂蓦的线程对，可娃通过调用瀚数ＲｅｓｕｍｅＴｈｒｅａｄ搜它恢复运行，

当需要并次挂超时，调餍ＳｕｓｐｅｎｄＴｈｒｅａｄ瓣数。调用ＥｘｉｔＴｈｒｅａｄ两数会结束一

个进稷的运行，假当对一个应用程序的主线程调用了ＥｘｉｔＴｈｒｅａｄ时，会引起熬

个应用程序终止遮彳亍。

５．２．２．２

ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ线程的优先级

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ不像其他Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统将进程分为不同的优先级类，

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ只将线程分为２５６个优先级。０优先级最裔，２５５优先级最低。０

到２４８优先缀属予实晴性饶宠级。０虱２４７优先缀一般分配给实辩设应用程穿、

驱动程序、系统穰序。２４８到２５５优先级一般分配给普通应用程序的线程使用。

２４９到２５５优先级中，２５１优先级（ＴＨＲＥＡＤ

ＰＲＩＯＲＩＴＹ

ＮＯＲＭＡＬ）是正常优

先级。２５５优先级（ＴＨＲＥＡＤ—ＰＲＩＯＲＩＴＹＩＤＬＥ）为空闲优先级。２４９优先级

（ＴＨＲＥＡＤ

ＰＲＩＯＲＩＴＹ

ＨＩＧＨＥＳＴ）是高优先级。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ操作系统具有实时性，所以调度系统必须保证高优先级线程

先运行，低优先级线程在高优先级线程终止后或者阻塞时才能得到ＣＰＵ时间

片。一旦发生中断，内核会暂停低优先级线程的运行，让高优先级线程继续运

行，直到终止或者阻塞。具有相同优先级的线程平均占有ＣＰＵ时间片，当一个

线程使用完了ＣＰＵ时间片或在时问片内阻塞、睡眠，那么其他相同优先级的线

程会占有时间片。这里提到的ＣＰＵ时间片是指内核限制线程占有ＣＰＵ的时间，

默认为１００ｍｓ。ＯＥＭ可以更改这个值，甚至设置为０。

５．３

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的中断机制

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的中断处理过程分两部分实现：中断服务例行程序

Ｓｅｒｖｉｃｅ

ＩＳＲ（ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＲｏｕｔｉｎｅ）和中断服务线程ＩＳＴ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

Ｓｅｒｖｉｃｅ

Ｔｈｒｅａｄ）。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ处理中断的模式是把每个设备的硬件中断请求ｆＩＲＱ）和一个终端服

务例程ＩＳＲ联系起来。当一个中断发生并未被屏蔽时，操作系统内核调用该中

断注册的ＩＳＲ。ＩＳＲ的代码要求效率很高，只实现最简单的功能，它的基本职

责是引导内核调度和启动合适的终端线程ＩＳＴ。ＩＳＴ才真正处理用户的中断请

求。Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ还支持中断嵌套，即在一个ＩＳＲ运行时，内核并不关闭中断，

当优先级比之高的中断发生时，内核保存当前执行的ＩＳＲ的运行状态，挂起该

ＩＳＲ，转而执行高优先级中断的ＩＳＲ。等高优先级中断的ＩＳＲ执行完毕后，被挂

起的低优先级中断的ＩＳＲ再从新被ＣＰＵ调度执行。ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ将线程的优先

级增加到了２５６级（ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ只有３２级），赋予了开发者在系统调度方面

更多的自由度。Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ各线程的定时系统相互独立，各线程的时间片大

小可调，最快可达到１ｍｓ（ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ固定为２５ｍｓ）。应用程序可根据任务的

实时要求来决定线程的优先级和时间片大小。

ＰＷＭ定时器的调速功能

数控系统中最重要的功能便是运动控制等实时性要求很高的功能，如插补、

伺服控制等。现在的数控系统普遍提出了高速度高精度的加工要求，必须在有

限的时间内，对各坐标轴实时地分配相应的位置控制和速度控制信息【３９１。因此，

位置控制任务和插补任务都是强实时性的任务。由于基于ｘ８６的数控系统的ｘ８６

处理器只具有系统定时器，它被用作操作系统的本身的分时调度，因此必须外

插一块的定时器卡来周期性地触发插补和伺服任务。增加定时器卡给系统的结

构带来了复杂性。而三星￥３Ｃ２４１０处理器除了系统定时器外，还有４个ＰＷＭ

脉宽调制定时器，可以利用它们实现对４个坐标轴的控制１４０１，简化了硬件结构，

降低了成本。

５．４

ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈ

Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）即脉冲宽度调制，就是利用微处理器的数

字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。广泛应用在从测量、通

信到功率控制与变换等许多领域。

伺服控制单元主要的任务是，以数控系统接受指令，接收位置／速度反馈信

号，并进行运算处理，完成控制算法。基于ＡＲＭ—ＷｉｎＣＥ的数控系统可利用ＰＷＭ

定时器输出占空比可调的ＰＷＭ脉冲驱动直流伺服电机调速【４１Ｉ【４２１。不同占空比

的ＰＷＭ信号如图５．２。

ｎ『１

『１占空一

比１０％

ｒ］厂］厂］艨

厂］厂］厂］占空

图５．２不同占空比的ＰＷＭ信号

１＝匕７０％

步进电机工作原理控制绕组通断电状态的改变，是由外加输入脉冲通过驱

动电路来实现的。每当外电路输入一个脉冲，控制绕组的通断电状态改变一次，

与此同时，步进电机将转动一个步距角。因此，其位移正比转过的步距角数，

等于外加的脉冲数，平均转速严格正比于输入脉冲的频率１４３１。基于ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ

的数控系统可以通过改变ＰＷＭ定时器输出的脉冲频率来改变步进电机的转

速。

￥３Ｃ２４１０内部有６个１６位定时器，其中定时器０－定时器３具有ＰＷＭ脉

冲输出功能。￥３Ｃ２４１０内部的ＰＷＭ组件可以选择接通时间和周期。占空比是

接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。

ｒＴＣＮＴＢ０用于设置输出频率，预分频值（０－２５５）由ｒＴＣＦＧ０设定，除法

器值为２，４，８，１６，３２由ｒＴＣＦＧｌ设定；ｒＴＣＭＰＢ０用于调整占空比（Ｒａｔｅ）。

ＰＷＭ定时器改变输出脉冲频率的参考程序如下：

ｒＴＣＦＧ０＝ＯｘＦＦ；／＋设置定时器的预分频率值：ＴＩＭＥＯ／ｌ＝２５５，ＴＩＭＥ２／３＝０，

ＴＩＭＥ４／５＝０‘／

ｒＴＣＦＧｌ＝０ｘｌ；／＋设置定时器的工作模式：中断模式＋／

／＋设置定时器的分频率值：ＴＩＭＥ０为１／４，其他为ｌ／２＋／

ｐ输出脉冲：频率为４０００Ｈｚ～１４０００

Ｈｚ，使用２／３的占空比＋／

ｆｏｒ（ｆｒｅｑ＝４０００：ｆｒｅｑ＜１４０００：ｆｒｅｑ＋＝１０００）｛

ｄｉｖ＝（ＭＣＬＫ／２５６／４）／ｆｒｅｑ；

，Ｉ’ＣｏＮ＝０ｘ０：

ｒＴＣＮＴＢ０＝ｄｉｖ：

ｒＴＣＭＰＢ０＝ｆ

２丰ｄｉｖ）／３：

ｒＴＣＯＮ＝０ｘＡ；／＋手工装载定时器的计数器＋／

ｒＴＣＯＮ＝Ｏｘ９；

／＋启动定时器＋／

ｆｏｒ（ｉｎｄｅｘ＝Ｏ：ｉｎｄｅｘ＜１０００００；ｉｎｄｅｘ＋＋）；

ｒＴＣＯＮ＝ＯｘＯ；／＋延时并停止定时器＋／

）

ＰＷＭ定时器改变输出脉冲占空比的参考程序如下：

ｄｉｖ＝（ＭＣＬＫ／２５６／４）／８０００；

／＋输出频率８０００Ｈｚ，使用１／１００—９５／１００的

占空比·／

ｆｏｒ（ｒａｔｅ；ｌ；ｒａｔｅ＜５０．

ｒＴＣＮＢ０＝ｄｉｖ：

ｒａｔｅ扣５）｛

ｒＴＣＮＰＢ０＝（ｒａｔｅ￥ｄｉＶ）／＋修改占空比＋／

ｒＴＣＯＮ＝０ｘＡ：／＋手工装载定时器的计数值＋／

ｒＴＣＯＮ＝０ｘ９；

／＋启动定时器＋／

ｆｏｒ（ｉｎｄｅｘ＝０；ｉｎｄｅｘ＜１０００００：ｉｎｄｅｘ＋＋）；

ｒＴＣＯＮ＝０ｘ０；

／＋延时并关闭定时器＋／

ｆｏｒ（ｉｎｄｅｘ＝０：ｉｎｄｅｘ＜１００００：ｉｎｄｅｘ＋＋）：

｝

我们可以把以上通过ＰＷＭ定时器对步进电机和伺服电机调速的功能单独

组成一个调速模块。

５．ｓ基于ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ数控系统的实时中断控制

ＰＷＭ定时器通过触发中断的方式来获得操作系统的服务，以实现以上调

速模块的调用。因此，如何编写适合于数控系统的ＰＷＭ定时器中断驱动程序，

并正确设计ＩＳＲ和ＩＳＴ就成了开发基于ＡＲＭ和Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的嵌入式数控系

统的一项关键工作［４４１［４５１。

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ提供了２种驱动程序模型：分层结构驱动和单层结构驱动。

出于实时性的考虑，我们选用单层结构驱动程序，因为单层结构包含了数控驱

动程序必需的功能，而避免了多层次之间互相调用所造成的系统延迟。ＰＷＭ

定时器驱动程序中，必须首先初始化中断例程ＩＳＲ和中断线程ＩＳＴ，然后ＩＳＴ

才能等待来自内核的中断请求。初始化包括以下６个关键步骤：①创建一个动

态连接库ＣＮＣ．ＤＬＬ，其中包含该插补ＰＷＭ定时器的中断例程ＩＳＲ，②由该ＩＳＲ

分派一个新的中断标志符ＳＹＳ－ＩＮＴＴＲＩＮＴＥＲＰＯＬＡＴＥ，并返回给内核：③创建

插补中断线程ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｌＳＴ，并将它挂起；④调用ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＩｎｉｔｉａｌｉｚｅ函数，使

中断请求ＩＲＱ和谈事｛牛挂钩；⑤设置ＩＳＴ的优先缓，便其与所要完成任务的实

露健鞠嚣配。＠熏耨牙始ＩＳＴ。摇痔挺巢；

／／ＩＳＲ中断例程

ＵＬＯＮＧ

ＣＮＣ—ＩＳＲ（ｖｏｉｄ）

≤

ＵＬＯＮＧ

ｕＩＲｅｔ—

ＳＹｓｌＮＴＥｌＬＩＮＴＥＲＰＯＬＡＴＥ；

ＵＣＨＡＲ

ｕｃＣｕｒｒｅｎｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ；

／，中断控制器获得当前设餐中断好

ｕｅＣｕｒｒｅｎｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ

ｒｅｔｕｒｎ

ｕｌＩＲｅｔ；

３

ＰＩＣＧｅｔＣｕｒｒｅｎｔＩｎｔｅｒｒｕｐｔ（，

｝

，，ＩＳＴ中獗线程翘始化

Ｖｏｉｄ

ＳｅｔｕｐＩｎｔｅｒｒｕｐｔ（ｖｏｉｄ）

｛

／／创建事件

ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅＩｎｔｅｒｒｕｐｔ＝ＣｒｅａｔｅＥｖｅｎｔ（ＮＵＬＬ，ＦＡＬＳＥ，ＦＡＬＳＥ，ＮＵＬＬ）；

／／ＯＡＬ传输鄹系统ＩＲＱ

ｆＲｅｔＶａｌ＝

ＫｅｒｎｅｌｌｏＣｏｍｒｏｌ（）；

／／设置线程优先级为３

ｍ—ｎｌＳＴ

Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝

３；

ｉ“！ｃｅＳｅｔＴｈｒｅａｄＰｒｉｏ“ｔｙ（ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｌＳＴ＇ｍ—ｎｌＳＴＰｒｉｏｒｉｔｙ））

｛

ＲＥＴ

ＡＩＬＭＳＧ（１，（ＴＥＸＴ（“ＤＥＭＯ：Ｆａｉｌｅｄ

ｓｅｔｔｉｎｇ

Ｔｈｒｅａｄ

Ｐｒｉｏｒｉｔｙ。、烛”）））；

Ｒｅｔｕｒｎ；

｝

／／初始化中断

Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｌｎｉｔｉａｌｉｚｅ≤ｇ＿ｄｗＳｙｓＩｎｔ，ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅＩｎｔｅｒｒｕｐｔ，ＮＵＬＬ，８）；

／／线程开始

ＲｅｓｕｍｅＴｈｒｅａｄ（ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｌＳＴ）；

｝

驻凌程痔编麓耩安装宠成嫠，数控系统藏霹颤鞭强数控秀露工稔序绘窭豹麴

工速成指令，调用ｌｏ流接口函数，通过对ＰＷＭ定时器动态地设鬣一些常数，

来完成实时插补任务。

４９

第六章总结和展望

６。１憨结

本论文是作学从事国家囱然科学基金项目“人机协同的车阆数字化制造模

式一～基于移臻邋售豹车阑数字动理蟊攀上数控磅究”懿学习，整褥耪谚究成袋

的总结。本文研究一种基于ＡＲＭ和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的嵌入式数控系统。主要究

成的工作和取得的成果可概括为以下几点：

●分析了开放式数控系统地特征，劳详细介绍了警今国内外凌开放式数羧

系统领域豹研究状瑰。探讨了当蓊主流豹豆类开敖式数控系统豹体系缝

构及其特点，提出了利用嵌入式ＡＲＭ处理器和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ嵌入式操

作系统泉开发新型数控系统…ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ数控系统的想法。将这两糟

结合起寒趣数控系统嚣藏在餮蠹还来觅报道：

●通过对嵌入式系统的鏊本概念、特点和发展情况的研究，深入探讨了

ＡＲＭ处理器体系结构的特点。ＡＲＭ系列处理器是当今檄为主流的嵌

入式处理器，在３２饺、６４位嵌入式处理器市场中占据了８０％以上的市

场努鬏。鬣然ＡＲＭ系弼楚理器在溃费类毫予产鑫中痤鬟缀箕广泛，毽

是工业领域应用并不多见；另一方面，ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ嵌入戏操作系统谯

工业领域中的应用墩不常见。利用两者来开发数控系统熄一个新的课

题，本文在这方嚣辙出了一些魄较深入豹搽索。

●构建了基于￥３Ｃ２４１０开发板的ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ数控系统静硬件平台和纂

于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ的软件平台；在ＡＲＭ微处理器上构建了基于

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的数控操作系统内核，并利用ＶＩＶＩ

Ｂｏｏｔ

Ｌｏａｄｅｒ把定制的

内接浃像糖载妥￥３Ｃ２４１０开发援枣去，簌瑟锲建了一令ＡＲＭ。ＷｉｎＣＥ

数控系统的原型系统；

·通过对嗣前比较流行的几种无线通信技术特别是ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ与蓝牙

技术的分辑比较后，选择了蓝牙技术作为机廉控制器和移动控制器之间

酶逶信方式。逶遘对Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ鹊两静驱动模墅豹分掰（本橇设备驱

动模型和流接口驱动模型），针对ＡＲＭ处理器芯片，利用流接口驱幼

程序结构实现了蓝牙串口驱动程序的开发，从而解决了ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ

数控系绞巾瓿臻控秘器穗移动控截嚣豹蓝牙潦信闯题。

·深入分耩Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＣＥ的体系结构、进程、线程和中断枫锘４。研究了如

何利用￥３Ｃ２４１０处理器的ＰＷＭ定时器和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的中断机制进行

数控系统的实对控制，开发了相应的ＰｗＭ定时器驱动穰序。

６．２展望

擞然作者对熬子ＡＲＭ和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的嵌入式数控系统开发研究做了一定

豹工掺，劳致褥≯一些残暴，缎由于撵尝豹瘩乎有限，仍有不少｝稿越嚣要近一

步探讨和改进，作者就自身的～些体会提出如下的研究设想：

·基于ＡＲＭ．ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的嵌入式数控系统是一个比较复杂的系统，本

文的工作只是实现了然予ＡＲＭ—ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的嵌入式数控软硬件平螽

豹梅建，究成了数控系统豹一个撰絮。数控应蠲程序懿歼笈述有待予逶

一步的开发，特别是数控系统的圈形用户界顽的开发，以及如何实现

Ｗｅｂ服务、实时仿真、智能诊断等方面的功能。

ｏ虽然实现了撬床控制嚣鄹移动控制器之闯的夔雾逶癌，但逐篱要在夔雾

组网方面髅开研究。魏僻通过蓝牙遴信稠用移动控制嚣实糯辩机床控镪

器的操作、信息查询、加工程序下貔和手工编稷，对机床控制器的诊断

与维护，对车阔的数据采集与反馈、决策处理等一系列工作展开研究。

●虽然实璎了裂爰ＡＲＭ处理器懿ＰＷＭ定簿器秘ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ赘孛蘩瓤

制实现了数控系统的实时控制，但具体的实时性控制还需在后续中进一

步摸索。

本文讨论豹蒸予ＡＲＭ．ＷｉｎＣＥ嵌入式数控系统，使用了单一的处理器和零

一豹搽偌系统藏可以基本实瑷数控系统所需耍静功能，极大静篱｛乏了数控系统

的硬件结构，降低了成本；同时，采用ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ．ＮＥＴ作为数掇的实时操作

系统釉开发平台，提高了数控系统的软件质量，降低了数控软件的开发难度。

困藏，本方案不必免一耱开发嚣藏式数控系统豹霹行秘妖捷之路。

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ＮｅｘｔＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＮＧＣ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ

ｆｏｒ

ａｎ

Ｃｅｎｔｅｒ

ｆｏｒ

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附录

缩略语与术语解释

Ａ

ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ

ＡＨＢ（Ａｄｖａｎｃｅｄ

ＡＰＢ（Ａｄｖａｎｃｅ

Ｄｉｇｉｔａｌ

Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ

Ｌｉｎｅ）

非对称数字用户线

Ｈｉｇｈ

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

Ｂｕｓ）

先进高性能数据总线

高级外设总线

Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ

Ｂｕｓ）

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ＡＰＩ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

ＡＲＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ

Ｂ

Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ

ＲＩＳＣ

应用程序编程接口

高级精简指令集

基本输入输出系统

主板支持软件包

引导装入程序

Ｍａｃｈｉｎｅ）

ＢＩｏｓ（Ｂａｓｉｃ

ＢＳＰ（Ｂｏａｒｄ

Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ

Ｃ

ＩｎｐｕｔＯｕｔｐｕｔ

Ｓｕｐｐｏｒｔ

Ｓｙｓｔｅｍ）

Ｐａｃｋｅｔ）

ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ａｒｅａ

Ｎｅｔｗｏｒｋ）

控制局域网

计算机数控技术

组件对象模型

中央处理器

设备驱动程序接口

设备驱动程序服务器提供接口

双倍数据速率

动态连接库

直接存储器存取／直接内存访问

数字信号处理器

设备控制器

闪存

多重启动管理器

图形设备事件窗口系统

图形用户接口

ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ

Ｃｏｎｔｒｏｌ、

ＣＯＭ（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

Ｏｂｊｅｃｔ

Ｍｏｄｅｌ）

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ

Ｄ

Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

Ｕｎｉｔ）

ＤＤＩ（Ｄｅｖｉｃｅ

Ｄｒｉｖｅｒ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

ＤＤＳＩ（Ｄｅｖｉｃｅ

ＤＤＲ（Ｄｏｕｂｌｅ

ＤｒｉｖｅｒＳｅｒｖｅｒ

Ｄａｔａ

Ｒａｔｅ）

Ｌｉｂｒａｒｙ）ＤＬＬ（Ｄｙｎａｍｉｃ

Ｌｉｎｋ

ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ

ＭｅｍｏｒｙＡｃｃｅｓｓ）

ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ

Ｅ

Ｓｉｇｎａｌ

Ｐｒｏｃｅｓｓ）

ＥＣ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）

Ｆ

ＦＬＳＨ

Ｇ

ＧＲＵＢ（Ｇｒａｎｄ

Ｕｎｉｆｉｅｄ

ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ）

Ｅｖｅｎｔ

Ｓｙｓｔｅｍ）

ＧＷＥＳ（Ｇｒａｐｈｉｃ

Ｗｉｎｄｏｗｓ

ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ

Ｈ

Ｕｓｅｒ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

ＨＣＩ（Ｈｏｓｔ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ

Ｆｌｅｘｉｂｌｅ

主机控制器接口

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｅｌｌ）

ＨＭＣ－ＦＭＣ（Ｈｕｍａｎ’Ｍａｃｈｉｎｅ

人．机协同的柔性制造单元

ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ

Ｍａｃｈｉｎｅ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

１

人机晃面

ＡＲＭ集成开发环境

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）电气与电子工程师学会

输入输出接口

中断请求

红外数据（通信）联盟

工业标准结构

中断服务例程

中断服务线程

ＩＤＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）

ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ

Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）

ＩＲＱ（ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＲｅＱｕｅｓｔ）

ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａ—ｒｅｄ

ＩＳＡ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ

ＩＳＲ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

ＩＳＴ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ

Ｊ

ＪＴＡＧ

Ｄａｔａ

Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）

Ｒｏｕｔｉｎｅ）

Ｔｈｒｅａｄ）

Ｓｔａｎｄａｒｄ

Ｓｅｒｖｉｃｅ

Ｓｅｒｖｉｃｅ

ＪＴＡＧ（Ｊｏｉｎｔ

ＴｅｓｔＡｃｔｉｏｎ

Ｇｒｏｕｐ）

联合测试行动小组，一种国际标准测试协议

Ｌ

ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ

Ｃｒｙｓｔａｌ

Ｄｉｓｐｌａｙ）

液晶显示屏

发光二级管

标识语

ＬＥＤ（１ｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ

ｄｉｏｄｅ）

ＬＯＧＯ

Ｍ

ＭＣ（ＭｏｂｉｌｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）

ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）

ＭＤＤ（Ｍｏｄｅｌ

Ｄｅｖｉｃｅ

移动控制器

嵌入式微控制器

模型设备驱动程序

内存保护单元

数字控制

Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）

Ｄｒｉｖｅｒ）

ＭＭＵ（Ｍｅｍｏｒｙ

Ｎ

ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＵｎｉｔｌ

ＮＣ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒ０１）

ＮＤＩＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ

ｏ

ＤｒｉｖｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ

网络驱动器接口标准

原始设备制造商适配层

对象交换

原始设备制造商

开放式、模块化体系结构控制器

面向对象

Ｓｙｓｔｅｍｓ）

ＯＡＬ（ＯＥＭ

Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ

Ｌａｙｅｒ）

ＯＢＥＸ

ｆＯｂｊｅｃｔＥｘｃｈａｎｇｅ）

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

ＯＥＭ（ＯｒｉｇｉｎａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ）

ＯＭＡＣ（Ｏｐｅｎ

Ｍｏｄｕｌａｒ

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）

ＯＯ

ｆｏｂｊｅｃｔＯｒｉｅｎｔｅｄ）

ＯＳＡＣＡ（Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌｓｗｉｔｈ

Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ

自动化系统中开放体系结构

ＯＳＥＣ（Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

ｆｏｒ

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｌ

控制器的开放式系统环境

开放系统环境语言

ＯＳＥＬ（Ｏｐｅｎ

Ｓｙｓｔｅｍ

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ

Ｌａｎｇｕａｇｅ）

ｏＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）

Ｐ

操作系统

个入｛辛葵橇

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

可编程通信接口

个人数字助理

ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）

ＰＣＩ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ

Ｄｉｇｉｔａｌ

Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）

ＰＤＤ（Ｐｌａｔｆｏｒｍ

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

Ｄｒｉｖｅｒ）

ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ

ＰＬＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ

Ｌｏｇｉｃ

平台开发驱动程序

可编程逻辑控制器

直接数字频率合成

脉冲宽度调制

随机存储器

串口仿真协议

壤倚指令集絮构

实时对锋

实时操作系统

只读存储器

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）

Ｄｉｒｅｃｔ

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）

ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈ

Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）

Ｒ

ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ

ＲＦＣｏＭＭ

Ａｃｃｅｓｓ

Ｍｅｍｏｒｙ）

ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ

Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＲＴＣ（Ｒｅａｌ

Ｔｉｍｅ

Ｃｌｏｃｋ）

ＲＴＯＳ（Ｒｅａｌ

Ｔｉｍｅ

Ｓｅｔ

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）

Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ

Ｓｙｓｔｅｍ）

ＲＯＭ（ＲｅａｄｍＯｎｌｙ

ｍｅｍｏｒｙ）

Ｓ

ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

Ｄｙｎａｍｉｃ

ｒａｎｄｏｍ

ａｃｃｅｓｓ

ｍｅｍｏｒｙ）

同步动态随机存储器／同步内存

ＳＥＲＣＯＳ（Ｓｅｒｉａｌ

Ｒｅａｌ。ｔｉｍｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

Ｓｙｓｔｅｍ）串口实孵透信系统

片主系统

串行外嗣接口

绞竣层，爨络鼷蝰议

ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ

ｏｎ

Ｃｈｉｐ）

ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ

Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ

Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）

Ｔ

ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ

Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｐｒｏｔｏｃａｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ

Ｐｒｏｔｏｃａｌ）

ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ

Ｆｉｌｍ

Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）

ＴＦＴＰ

ｆＴｒｉｖｉａｌ

Ｆｉｌｅ

ＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃ０１）

Ｕ

薄膜晶体管

简单文件传输协议／零碎文件传输协议

逶蘑宰移总线

ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ

Ｓｅｒｉａｌ

Ｂｕｓ）

ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｓａｌ

ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｒｅｃｅｉｖｅｒ／ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）通用异步接收器／发送器

Ｖ

ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ

Ｇｒａｐｈｉｃｓ

Ａｄａｐｔｅｒ）

视频凿形适配器

Ｗｅｂ服务

Ｗ

Ｗｅｂ

Ｓｅｒｖｉｃｅｓ

Ｓｅｒｖｉｃｅｓ

ＷＳ－ｍＣＮＣ（Ｗｅｂ

Ｍｏｂｉｌｅ

Ｃｏｎｔｒｏｌ

ＣＮＣ）

簇于Ｗｅｂ报务的移动控制数控系统／移动数控

攻读硕士学位期间发表的论文

１．孙芒，王治森，董伯麟，高荣，陈为伟．基于ＡＲＭ和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的嵌入

式数控系统的研究＋工业仪表与自动化装、置，２００７（６）

２。陈为伟，王治森，董伯麟，高荣，孙芒。基于￥３Ｃ２４１０－ＷｉｎＣＥ．ＮＥＴ的

ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的设计与实现，工业仪表与自动化装置，２００７（４）

基于ARM-Windows CE的嵌入式数控系统的研究

作者：

学位授予单位：

孙芒

合肥工业大学

1.

冉小燕

基于嵌入式ARM&WinCE的滑坡监测仪的研究[学位论文]2007

2.

张自明

基于WinCE的嵌入式平台的研究与实现[学位论文]2007

3.

陈为伟

基于ARM-WinCE的嵌入式移动控制器研究[学位论文]2007

4.

钱佳景

基于Windows CE的家庭媒体智能终端的研究[学位论文]2007

5.

陈飞

基于WinCE的嵌入式视频监控系统研究与实现[学位论文]2006

6.

刘祥

基于WINCE的嵌入式多功能移动终端的设计与实现[学位论文]2009

7.

孙昱

基于WinCE的嵌入式旋转机械监测系统的研制[学位论文]2006

8.

康海锋

基于WinCE平台嵌入式巡视仪的设计与开发[学位论文]2007

9.

朱懿

基于ARM与WinCE的嵌入式应用平台技术研究[学位论文]2007

10.

葛辛欣

基于ARM的地电热楼分控设备研制[学位论文]2008

本文链接：/Thesis_

本文标签： 系统数控系统设备开发技术