基于ARM的数控雕刻机硬件平台设计

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嵌入式技术是20世纪70年代发展起来的新技术,随着嵌入式系统研究和应用的不断深入,嵌入式系统与各个行业的具体应用开始紧密结合,在我国国家现代化建设进程中发挥了巨大的推进作用。   数控雕刻技术是传统雕刻技术和现代数控技术结合的产物,它秉承了传统雕刻精细轻巧、灵活自如的操作特点,同时利用了传统数控加工中的自动化技术,并将二者有机的结合在一起,成为一种先进的雕刻技术。   数控雕刻机雕刻技术的关键因素是数控装置,即数控系统信息处理部分的功能、速度和可靠性。控制系统的好坏将直接关系到数控雕刻机的整体性能。为适应数控雕刻机高精度、高速度和高可靠性的发展需求。本文研制了一种基于ARM的数控雕刻系统。该系统采用的是ARM主控制器+DSP运动控制芯片进行前后台控制。ARM主控制器具有强大的运算能力和较快的数据处理功能,满足机床高速运动时各项实时数据的处理。DSP运动控制芯片反应迅速、功能强大、运行稳定,具有高速的运动能力和优秀的控制精度并且能实现四轴三联动,能够完成三轴直线插补和两轴圆弧插补。因此,采用这一设计方案,能够满足数控雕刻系统的实时性和高速、高精、高可靠性的要求。   本论文共分为六章,以建立一套完整的数控雕刻系统硬件平台为主线,从硬件方案规划,芯片选型、模块设计、驱动编写等各个方面入手,开发了一个完整的数控雕刻机硬件平台。   第一章简要介绍了嵌入式系统的特点与主要的硬件结构;阐述了数控雕刻系统的发展历史;分析了国内外数控雕刻机发展和研究现状,指出其中存在的不足,同时,对未来数控雕刻系统发展的趋势做了分析与展望;最后介绍了本选题的来源与意义。   第二章介绍了数控雕刻机的内部结构和工作原理。按照系统开发的流程,详细的分析了嵌入式数控雕刻机的功能需求和功能规划,最后制定了合理的系统总体设计方案。   第三章介绍了嵌入式数控雕刻系统主要芯片的功能;在分析系统硬件方案的基础上,明确了各个模块的基本功能;重点介绍了系统各模块电路的设计过程,从而,合理的搭建系统的硬件平台。   第四章对MCX314AL的通信方法和寄存器做了详细的说明,介绍了MCX314AL的异常处理及运动控制命令,介绍了MCX314AL的控制方法及其库函数的实现,包括其总线读写操作及其库函数、运动模式控制函数、异常处理函数、插补控制函数等。   第五章对整个系统的硬件调试做了简要的说明,给出了调试结果和相关代码,并对软硬件的结合做了详细的解释。   第六章对本论文设计进行了总结,阐述了本论文设计已完成的工作,说明了没有完成和待完善的工作;最后,介绍了本人在整个系统开发中的一点心得与体会。
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