嵌入式数控系统将嵌入式系统技术与传统数控技术有机地结合在一起，具有功能可定制、成本低廉、体积小巧及可靠性高等优势，已经成为数控系统发展的一个重要方向，能够有效地推动专业型和经济型数控系统的发展，具有广阔的产业化应用前景。本文在功能需求分析的基础上，研究开发了一套基于ARM和Linux的嵌入式数控系统。在硬件方面，针对当前国内数控系统大多采用上位机+运动控制器的硬件架构存在开发周期长、成本较高及实现复杂等弊端，提出了基于ARM+FPGA的嵌入式数控系统体系结构并进行了相应的电路系统设计，利用FPGA的灵活性与硬实时性大大增强了ARM的实时接口能力。其中主控单元采用了基于ARM9的S3C2440A微处理器，负责处理系统控制任务；接口单元采用FPGA进行扩展，实现电机PWM驱动信号的调理输出及编码器信号的四倍频鉴向等功能。在软件方面，完成了嵌入式Linux系统的BootLoader、内核和根文件系统的定制与移植，并采用Xenomai对Linux进行了实时性能改进与实时性能测试，使之满足了数控系统的实时性要求。在此基础上，结合Linux+Xenomai架构的实时层与内核层等特性，对数控系统各任务功能进行了模块划分，并对G代码解释、基于矢量的刀具半径补偿、平滑滤波加减速规划、基于前馈的PID位置控制以及人机交互界面等主要功能的实现进行了理论分析与编程实现，并通过实验验证了所设计软硬件的正确性。