数控系统是现代机械制造系统的重要基础之一,也是数控机床和数控加工中心的主要的关键功能部件。数控机床和加工中心作为工作母机,决定了一个国家的机械制造水平。数控系统是数控机床和加工中心的大脑,其控制水平直接决定数控机床和加工中心的加工精度和功能。因此,数控系统作为数控机床的核心部件,成为机械电子、自动化和计算机等各个学科领域研究的焦点。特别是以嵌入式微处理器为核心的开放式数控系统,成为数控系统的发展趋势。长久以来,数控系统的前沿技术与产品一直掌握在国外几个大的公司手中;由于国内数控技术起步晚基础弱,与国外相比,国产数控系统在系统可靠性和控制精度等方面仍存在着较大差距。本文在对基于PC和单片机的开放式数控系统进行述评的基础上,分析了开放式数控系统的功能需求,提出一种采用双CPU的主从式结构的嵌入式数控系统方案,以ARM9作为主控制器系统模块的控制核心,以DSP和FPGA组成的运动控制板作为运动控制系统模块,共同完成插补运算、运动控制和任务调度等数控系统的基本功能,本文重点研究以ARM9基础的主控制器设计和实验。本文在分析数控系统研究现状和嵌入式技术的发展与应用的基础上,根据数控系统的功能需求,选择了系统的总体结构方案;以S3C2440为核心设计了主控制器硬件设计;搭建了系统软件平台,分别介绍了引导加载程序的移植、Linux操作系统的移植、以及上层应用程序的开发过程。最后,本文建立了数控系统的调试环境,并对开发的数控系统软件进行了联机调试、系统软件测试和模拟加工。测试和模拟加工结果表明,基于ARM9的数控系统主控制器技术途径的可行性,并实现了预期的数控功能。