基于国产PKUnity-3CPU的高档数控装置硬件平台开发

摘要

高档数控装置是高档数控机床的控制核心，是国家的战略物资。然而西方国家一直对我国的高档数控装置实现封锁限制。更为严重的是，我国的数控装置，无论何种类型，所采用的核心器件—中央处理器（CPU）至今仍为国外所垄断，严重制约我国数控技术的发展，甚至危及国防安全。
　　 本文围绕基于国产CPU的高档数控装置的开发，力求解决高档数控装置核心器件受制于人的问题，争取在核心高端技术产品链上，形成自主的、健康的产业链。这对我国芯片产业和数控产业的健康发展，将有深远意义。论文的主要内容包括：
　　 研究了国内外主要CPU的发展状况及主流数控装置硬件平台的体系结构，在多CPU处理技术、实时控制技术、高速数据传输技术等已经成为高档数控装置必备条件的现实情况，设计了一种基于国产CPU的多处理器并行处理的高档数控装置结构，并提出了多处理器的通信方案，有效提高了数控装置的数据处理速度。
　　 研究了数控装置硬件平台体系结构特点，设计并实现了模块化的多种处理器高档数控装置，并对其分析了主板的可靠性设计。
　　 研究了适应于多轴多通道控制的高档数控装置母板与控制板之间的数据传输速度需求，设计了一种利用超高速硬件描述语言（VHDL）设计的PCI接口控制器，有效地解决了主板与控制板之间高速数据稳定传输要求。
　　 研究了高档数控装置对可编程逻辑控制器（PLC）的实时控制特点，实现了一种应用高速浮点型数字信号处理器（DSP）作为内置式硬PLC的实时处理器的方案，结合数控装置的现场总线式数据传输机制，减轻了数控装置主CPU的负荷，保证了插补的实时性要求。
　　 搭建了综合实验验证平台，对所研究的数控装置硬件平台的高速数据处理解决方案进行了实际验证与测试分析，并成功地应用于高档数控系统，证明了该方案的可行性与有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 基于国产CPU的多处理器结构硬件平台设计

3 数控装置硬件平台的电路设计

4 高档数控装置基于PCI协议的高速通信设计

5 数控装置的内置式硬PLC设计

6 基于国产CPU的数控装置软硬件平台实现与应用

7 总结与展望

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文