数控技术
基于双 CPU的磨床控制系统
孙树见
(杭州电子科技大学浙江杭州310018)
数字执本与流用
摘要：鹿床是一种对控制精度要求较高的工件加工机器，磨床通过对砂轮和工件透给住置的控制来实现对磨削量的控制,控制系统对进给量控制精度的高低将会对磨床加工精度产生直接影响，传统的基于运动控制卡的磨床控制系统价格较为责，且系统扩展性差，为了解决上述问题，论文提出了一种基于双CPU的房床控制系统,以较低的价格实现旁床的高精度控制。
关键词：毫床ARMDSP运动控制中图分类号：TP271
1引言
文献标识码:A
磨床是一种利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，对于这类磨床，控制系统通过改变砂轮和工件之间的相对位置来控制唐前量，因此对工件进给量的控制对加工精度有着重要的影响，传统的磨床控制系统大都以运动控制卡作为控制核心，但运动控制卡是基于PC总线的，使用运动控制卡的时候必领得为其配备PC机，这就导致这种控制系统价格较为昂贵。本文提出了一种基于双CPU的嵌人式磨床控制系统，采用ARM处理核心实现逻辑事物处理，采用DSP处理核心实现运动控制，通过双CPU之间的数据共享技术实现双CPU的协调运
作，以此达到磨床的高精度控制。 2系统实现
2.1系统架构
磨床控制系统要完成三个主要工作：首先是I/O逻辑控制，包括磨床的所有输人输出点的逻辑控制；其次是对伺服系统的控制，实现砂轮进给量的精确控制，最后是各个控制模块之间的交互。设计双CPU控制系统的关键在于分配好双CPU的硬件资源及协调两个 CPU的关系，使其在充分利用现有资源的前提下，达到对磨床的高速、高精度的控制。本文使用ARM处理器实现磨床的逻辑控制，使用 DSP处理器实现对何服系统的控制，两个处理器之间通过数据共享模块进行核间通信。基于双CPU的磨床控制器系统架构如图1所示。
2.2核间交互设计
为了完成对磨床的控制任务，两个处理器之间必须实现核间交互，通过核间交互来达到协同工作的目的，在本系统中双CPU之间包括命令交互和数据交互两个交互任务。在系统设计过程中我们将负责逻辑控制的ARM处理器当作主处理器，将负责伺服系统控制的DSP处理器当做从处理器
命令交互主要是运动控制命令的交互，主处理器根据控制逻辑
外圈辅助电路
外围辅助电路
+
ARM 主处理器
输入输出模块
企
输入
收稿日期：2015-02-09
输出
遵信
DSP 从处理器
伺服驱动模块
控制急数
图1系统架构
驱动器反馈
文章编号:1007-9416(2015)02-0008-01
得到伺服系统运动控制命令之后通过命令交互模块将命令信号从主处理器传输给从处理器，从处理器根据命令类型控制间服系统做出相应的动作，论文采用共享虚拟内存技术来实现双CPU之间数据的交互，将本地内存分为两部分：局部内存区与虽拟内存区。局部内存区完成本CPU的工作，虚拟内存区完成双CPU之间数据交换工作，虚拟内存去主要用于存放何服驱动器的控制参数，当虚拟内存区内的数据发生改变时，就发起通信请求，实现数据同步，
核间交互通过232申口通信方式实现，其实现主要包括串口通信管理与数据赖处理其串口通信管理由处理器硬件实现，在程序中只需对串口数据缓冲区进行读写操作及申口中断控制，其数据传输由硬件自动完成。
2.3软件设计
由于系统采用双CPU形式设计，对程序管理带来不便。为解决这个问题，本设计采用3层架构设计：硬件驱动层、调度逻辑层和应用逻辑层。其中：
(1)硬件驱动层，主要包括PWM驱动输出、I/O驱动、SPL总线通信、伺服系统控制及电机位置信息采集的处理等。该层为调度逻辑层提供对受控目标的接口，程序与具体硬件相关。
(2)调度逻辑层，主要完成调度算法的设计，包括应用层软件的调度控制、命令交互控制、数据共享控制等工作，是整个控制软件的核心层。
(3)应用逻辑层，主要完成具体的控制行为，包括ARM核心的逻辑控制程序和DSP核心的运动控制程序，这部分程序需按照磨床的
实际控制逻辑进行编写。 3结语
磨床控制系统既包括/O逻辑控制部分，又包括伺服运动控制部分。/O逻辑控制中变量之间的关联性较强，需要考虑的问题较多，但计算量较少，而在伺服运动控制部分控制逻辑简单，但是需要进行大量的复杂计算，并对响应时间要求较高。针对这些问题，本文提出的基于双CPU的磨床控制系统，其中ARM核心负责逻辑控制， DSP核心负责完成电机运动速度的计算与指令脉冲信号(PWM信号的输出。通过上述设计就可以以较低的成本实现磨床的高精度控
制，所以本设计具有较高的实用价值。参考文献
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作者简介：孙树见(1988一),男，安微蚌难人,在读研究生,研究方向：适动控制。