嵌入式数控系统与传统数控系统相比具有低成本，稳定性、可靠性高，灵活性、扩展性好等优势，是数控系统发展方向之一。本文旨在设计开发一种经济实用、功能完备的嵌入式数控系统。本文首先分析了嵌入式数控系统与传统PC-base数控系统的优缺点，论证了开发嵌入式数控系统的必要性，对四种现有嵌入式数控系统解决方案进行分析，最终确定了“ARM+FPGA”双核心控制系统架构。通过分析各种总线通信方法，决定采用自定义并行总线实现ARM与FPGA之间的总线连接，并开发了FPGA核心板以及外围电路，完成了硬件系统设计，所实现的硬件系统系统可以控制三路伺服电机以及32路IO口（16路输入、16路输出）。针对所搭建的硬件平台进行了控制系统软件开发，综合考虑嵌入式控制系统特点，以及ARM与FPGA两种嵌入式微处理器的优缺点，对ARM与FPG所承担的主要任务进行了合理分配，最终决定采用ARM芯片作为上位机，FPGA作为接口扩展芯片的软件总体方案。ARM端移植了LinuxCNC开源数控系统内核，实现了任务调度、G代码编译、插补运算等工作；FPGA端利用Verilog HDL语言实现了脉冲发生器、编码器计数器、IO口控制器等模块，实现了数控系统接口处理功能。另外，本文自行定义了两芯片之间的通信协议，开发了ARM端相应嵌入式Linux驱动程序以及FPGA端Verilog HDL总线通信程序，从而实现了ARM与FPGA之间实时、有效的信息传递。最后根据具体硬件设计了电气控制系统，搭建了电气系统控制柜和三轴铣床实验平台。通过实际加工蜡块模型，验证了本文所开发的经济型嵌入式数控系统的可行性和加工能力。