论文部分内容阅读
数控机床是工厂自动化的基础，工业发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品，世界贸易额逐年增加。数控技术是数控机床的关键技术。数控技术是国防现代化的重要战略物质；数控技术是实现自动化、柔性化、集成化生产的基础：数控技术是国际技术和商业贸易的重要构成；机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。
传统的数控系统是一种专用封闭式系统。各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容，不同厂家的数控系统不兼容，维修升级困难，与计算机技术的迅猛发展相比，数控系统发展严重滞后，越来越难以满足市场对数控系统的要求。针对这种情况，许多国家开始研究基于IPC的开放式数控系统。利用现有IPC机的软硬件规范设计成新一代数控系统：硬件为。IPC+运动控制卡；软件为驱动程序+功能函数库。目前比较流行的运动控制卡的开发主要以运动控制芯片为核心构成运动伺服系统。此类芯片有日本NOVA公司生产的MCX系列，美国TI公司生产的LM系列等。
本文重点探讨了以IPC机和运动控制卡为基础，构建开放式数控系统硬件平台的方案。根据选择的方案设计了一款基于专用DSP芯片MCX314As的运动控制卡，可直接插接在IPC机的PCI插槽中，和IPC机组成IPC-NC型开放式数控系统。
本篇论文共分七章。第一章简要介绍了数控技术的发展简史、目前国内外数控技术研究概况和未来发展趋势；单独介绍了基于PC的数控系统；阐明了本文所要研究的主要内容。第二章给出了基于工控机的数控系统的总体设计思想，包括基于IPC数控系统的工作流程和总体构造，对运动控制卡的性能要求；基于IPC数控系统的软硬件构造等。第三章对所设计的PCI运动控制卡主要器件功能进行了介绍。首先对PCI总线形式进行了描述，在此基础之上选择PCI9052作为总线接口芯片；其次对运动控制卡核心硬件DSP专用运动控制芯片MCX314As的功能、控制寄存器与指令系统、内部结构和功能实现方式、电气特性等进行了简单介绍。第四章围绕PCI9052和MCX314As关键芯片进行了运动控制卡的硬件设计，给出了硬件原理图和PCB图，并对PCI9052进行了配置。第五章设计了较为完备的基于硬件的WDM驱动程序。先介绍了WDM驱动程序特性、实现原理、层次模型、基本功能结构等；然后针对目前流行的开发工具进行比较，选择了DriverStudio集成开发工具包；最后利用DriverStudio中的DriverWorks工具开发了较为完备的WDM驱动程序。第六章在设计完硬件和WDM驱动的基础上，编写了基本的基于硬件的功能函数库包括：参数设置函数(读写命令)、驱动命令控制函数、插补命令控制函数等。第七章对本文所作的工作进行了总结与展望。