基于MC68332的嵌入式数控系统开发平台的研究

摘要

该文的研究目标定位在建立一个适合现场加工特征的开放结构数控平台上,所要做的研究工作就是构建一个这样的软硬件开发平台,满足开发应用程序的需求.研究的内容分为硬件平台规划,操作系统设计、设备驱动实现和应用程序框架的建立四个层次.硬件平台规划在分析嵌入式体系结构和数控系统结构的结合点后,具体研究了MC68332适合数控加工的结构特点,并以此为基础提出了具备网络连接、监控诊断和二次开发功能的嵌入式数控系统的功能模块结构和电路原理结构.在操作系统设计中,分析了嵌入式实时操作系统的体系结构、运动机制和编程模型,提出了解决数控系统多任务并行和实时响应问题的技术方案,并具体划分了CNC任务模块.在设备驱动的实现过程中,创新性地提出了分层封装和权限设定机制,用以建立软硬件之间安全简便的交互接口,并具体设计了数控系统的主要驱动模块.在应用程序框架的设计中,提出了以数据功能和用途来划分数据流模块的数据管理方案,以及以数据-视图映射模式来单独管理显示数据的技术方案.最后,探索性地研究了二次开发平台的实现机制,提出了基于工艺几何数据库和结构化描述语言的二次开发构想.

目录

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第一章绪论

1.1课题的提出及其意义

1.2国内外研究现状及存在问题

1.2.1研究现状

1.2.2存在的不足和解决方案

1.3论文的研究内容

第二章基于嵌入式MCU的数控系统硬件平台的研究

2.2数控系统的体系结构

2.3 MC68332的体系结构

2.3.1 MC68332的结构组成

2.3.2 MC68332的特征

2.3.3 MC68332的开发环境

2.4基于MC68332的数控系统硬件设计

2.4.1嵌入式数控平台结构组成

2.4.2中央处理模块

2.4.3功能模块

2.4.4存储模块

2.5数控系统硬件电路结构设计

2.6本章小结

第三章CNC设备驱动层的设计

3.1设备驱动原理

3.1.1硬件层的封装

3.1.2设备驱动层的结构

3.2设备驱动层的框架设计

3.2.1 CNC软件平台对设备驱动的要求

3.2.2驱动代码的分层封装

3.2.3驱动代码的设计模式

3.2.4 CNC驱动层的框架和结构形式

3.2.5基本驱动模块的划分

3.3交互驱动部分设计

3.3.1键盘驱动设计

3.3.2液晶显示驱动设计

3.4控制驱动部分设计

3.4.1 I/O驱动设计

3.4.2步进电机驱动设计

3.4.3 A/D和D/A驱动设计

3.5连接驱动部分设计

3.5.1 RS-232串口通讯设计

3.5.2网络驱动设计

3.6本章小结

第四章CNC平台RTOS运行环境的研究

4.1嵌入式实时操作系统Embedded-RTOS的原理性讨论

4.1.1 RTOS的基本特征

4.1.2 RTOS基本体系结构

4.1.3嵌入式RTOS的基本软件结构

4.2 CNC系统上的RTOS实现

4.2.1 CNC系统的RTOS编程模型

4.2.2 CNC系统的任务结构

4.2.3 CNC系统的多任务并行

4.2.4 CNC系统的任务调度机制

4.3本章小结

第五章CNC应用程序框架

5.1数据管理

5.1.1 CNC的数据流控制

5.1.2文件系统的建立

5.1.3任务间数据交互——消息机制

5.2显示管理

5.2.1显示模块总体规划

5.2.2显示模块设计

5.2.3显示风格定制技术

5.2.4显示数据筛选机制

5.3建立应用程序框架

5.3.1应用程序结构

5.3.2配置MC68332调试环境

5.4二次开发技术的研究

5.5本章小结

全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

致谢