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第 $% 卷 第 ! 期

机床与液压

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基于 ’3&与 6GM’的嵌入式数控系统设计

田家林! 陈利学! 寇向辉

" 西南石油大学研究生院! 四川成都 @="%""$

摘要! 基于 ’3&与 6GM’设计了嵌入式数控系统# 其 ’3&芯片采用 5I

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K7系列的 ,G

=(!"# 介绍了数控系统的硬件设计! 并采用 /*

+4H操作系统和 +*

.5 软处理器! 着重讨

论了硬件的接口设计#

关键词! 嵌入式系统$ 数控系统$ ’3&$ 5$(!?="$ 6GM’$ (J

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K7

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K7

!"嵌入式数控系统发展现状

随着工业自动化技术和数控技术的飞速发展! 对

运动控制的要求也越来越高! 嵌入式数控系统的控制
部分已经从分立元件" 单元电路向高性能" 智能化"
集成化模块发展# 许多公司已经开始采用数字运动控
制芯片生产基于工业控制计算机的控制卡或者独立型
的控制卡# 运动控制技术已经由传统的数控加工技
术! 发展成为具有开放结构" 能结合具体应用而快速
重组的先进运动控制技术# 运动控制器也从以单片机
或微 处 理 器 作 为 核 心 部 件 发 展 到 了 以 专 用 芯 片

% ’5*

(& 和以 25G或 6GM’作为核心部件的开放式

运动控制器#

本文基于 ’3&d!"-的处 理 器 5$(!?=" 和 ’<

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K7系列的 6GM’器件设计嵌入式数控系

统! 给出了控制系统的结构与接口设计#

#"基于 ’3&与 6GM’的嵌入式数控系统设计

=9

=B嵌入式数控系统的硬件选择

系统设计首先要考虑的 是 硬件 选 择! 从硬件速

度" 硬件功能" 内存管理" *a

." 安全性" 可维护性

等方面进行选择# 目前的经济型数控系统通常采用 >
位 (G4f> a

=@ 位 (G4! > a

=@ 位 (G4f25G" > a

=@ 位

(G4f6GM’等作为硬件设计方案# 这些方案应用较
为广泛! 但速度较低功能较弱! 而且系统结构较复
杂! 难以达到较高的技术指标# ’3&f6GM’的数控
系统由于可以提高技术指标! 它作为一个新的数控领
域受到了越来越多的重视#

在本文的 ’3& f6GM’方案中! ’3&采用 5I

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EKL公 司 的 基 于 ’3&d!"-的 5$(!?="# 比 起 采 用

’3&# 的系统! 5$(!?=" 有 &&4 % 内 存 管 理 单 元& !

可以进行 /*

+4H操作系统的移植# 其主要技术指标

如’ 支持 $! 位 ’3& 指令集和 =@ 位 -OES8 指令集$
支持 $! 位的高速 ’&X’总线接口$ 全性能 &&4! 支
持 AF

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S .5 等主流嵌入式操作

系统$ &G4支持实时操作系统$ 支持数据 (I

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! 具 有 更 高 的 指 令 和 数 据 处 理 能 力#

’3&d!"-处理器功能方框图如图 =#

图 =B’3&d!"-处理器功能方框图

5$(!?=" 处理器提供 % 级流水线" =9

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的哈佛结构! 使用流水线来增加处理器指令流的速
度# 这样可以使几个操作同时进行! 并使处理和存储
器系统连续操作! 能提供 =9=&*

G5 a

&)_的指令执行

速度# 流水线使用 % 个阶段! 因此指令分 % 个阶段执
行’ 取址’译码’执行’存储’写指令#

6GM’采用 ’<

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