基于ARM設(shè)計(jì)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)方案

3 軟件設(shè)計(jì)

31人機(jī)交互與G代碼解釋

人機(jī)交互界面如圖3所示。陔界面是用QT／Embedded嵌人式罔形庫(kù)設(shè)計(jì)的。QTEmbedded 是由-rroll—tech公司的嵌入式GUI開發(fā)T具，控件豐富，并且支持虛擬幀緩沖。通過(guò)該界面可以實(shí)現(xiàn)編輯G代碼，語(yǔ)法檢查、預(yù)覽加1 軌跡、與下位機(jī)通信等功能。

G代碼解釋的原理如同4所示。程序中定義了兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PreGCode和GCode分別用來(lái)保存語(yǔ)法檢查后的中間結(jié)果和數(shù)據(jù)分析后生成的G代碼類型、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、圓弧半徑等數(shù)據(jù)，供仿真和加工使用。

3．2CAN通信

本系統(tǒng)使用CAN控制器MCP2510完成CAN總線幀的發(fā)送和接收任務(wù)。通信數(shù)據(jù)分為命令幀和數(shù)據(jù)幀兩種。通信協(xié)議利用了CAN總線的29位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符保存了一些協(xié)議中必要的信息，如表1所示。由于CAN支持多主機(jī)和多從機(jī)模式，所以為源設(shè)備和目的設(shè)備地址分配了ID，以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的來(lái)源和目的地。數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)量較大，必須分批傳送，所以標(biāo)識(shí)符里還包含了數(shù)據(jù)包分組號(hào)，用來(lái)排序。

系統(tǒng)使用中斷模式傳輸數(shù)據(jù)，共開啟4項(xiàng)中斷，分別為錯(cuò)誤消極中斷、錯(cuò)誤報(bào)警中斷以及發(fā)送中斷和接收中斷。如果為前兩種中斷，程序?qū)?fù)位MCP2510芯片。如果為發(fā)送中斷，則表示發(fā)送完畢，程序?qū)⒅梦话l(fā)送中斷標(biāo)志位以通知主程序。如果為接收中斷，程序?qū)z查標(biāo)識(shí)符的ID28一ID21，判斷該幀的類型，然后根據(jù)幀的類型分別進(jìn)行處理。

3．3插補(bǔ)算法

SM5004芯片是斯邁迪公司的一款高性能運(yùn)動(dòng)控制FPGA芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)4軸聯(lián)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)脈沖頻率高達(dá)5MPPS，插補(bǔ)精度高達(dá)0．5I SB，單次輸出脈沖數(shù)高達(dá)2G，支持4種插補(bǔ)模式：直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)插補(bǔ)和位模式插補(bǔ)。

對(duì)于直線和圓弧，SM5004有自己的插補(bǔ)算法，只要提供終點(diǎn)坐標(biāo)、速度等插補(bǔ)所需的參數(shù)，SM5004就能自動(dòng)完成插補(bǔ)。

位模式插補(bǔ)是把高位CPU計(jì)算的插補(bǔ)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的方式接收后，以指定的驅(qū)動(dòng)速度連續(xù)輸出插補(bǔ)脈沖。位模式插補(bǔ)的原理是在每個(gè)寄存器上2軸或3軸的+／一方向驅(qū)動(dòng)脈沖設(shè)定為1位1脈沖，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)設(shè)定為1，不輸出脈沖時(shí)設(shè)定為0。位模式插補(bǔ)提供了一種靈活的插補(bǔ)機(jī)制，用戶可以自己編寫直線、圓弧、樣條曲線、函數(shù)曲線等各種曲線的插補(bǔ)算法。程序使用數(shù)字積分的方法實(shí)現(xiàn)了直線和二次曲線的插補(bǔ)。數(shù)字積分插補(bǔ)(又稱DDA插補(bǔ))的原理如圖5所示。通過(guò)將積分區(qū)間[a，b]分割成足夠小的區(qū)間△f，將函數(shù)y=f（t)的積分運(yùn)算變?yōu)樽兞康那蠛瓦\(yùn)算，即

數(shù)字運(yùn)算時(shí)，At一般取最小單位“1”，即一個(gè)脈沖當(dāng)量，則：