文档介绍：分类号学号 M200976128
学校代码 1 0 4 8 7 密级

硕士学位论文

基于 Windows CE 的开放式数控系统
设计与实现

学位申请人:
学科专业: 软件工程
指导教师:
答辩日期:
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree for the Master of Engineering

Research and Realization of Open Numerical
Control System Based on Windows CE

Candidate : Zhang Lei
Major : Software Engineering
Supervisor : Assoc. Prof. Lu Li

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074, P. R. China
December, 2011
独创性声明

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的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他
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体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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日期: 年月日

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本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文

摘要
当前 PC 是实现数控系统的核心,相对于传统的数控系统,不需要复杂的硬件电
路,而且其通用性和可靠性都得到了提高。但是这戏数控系统的开发平台都存在一
些共同的问题,如浪费资源、操作系统都不是强实时性系统。数控系统采用嵌入式
操作系统作为其开发平台是一种较好的解决方案。其中,微软公司开发 Windows CE
是高度模块化嵌入式操作系统,用户可定制操作系统实现特定的需求;Windows CE
的中断机制使它能够快速响应中断,能够满足数控系统的实时性要求。
此文首先介绍了开放式数控系统特点,比较了几种数控系统的开发平台,提出
了一种基于 WINDOWS CE 的数控系统。该系统的基本架构是 PC+WINCE 开发板
+FPGA PC 负责计算插补好的加工数据流,并通过以太网将加工数
据传递给 WINCE 开发板。论文提出了一种基于数据采样的插补算法,它将插补计算
分为了粗插补、精插补两部分实现;粗插补是利用 PC 平台上利用其强大的处理用软
件实现,它将每根轴在一个插补周期内的位移量转化脉冲数量传递给精插补模块;
精插补模块是用 FPGA 实现,在 FPGA 脉冲发生器上实现了均匀分配算法。接着介
绍 WINCE 上应用软件开发流程,实现了 PC 与 WINCE 之间以太网通信;然后介绍
了 WINCE 的驱动程序开发、中断处理工程、SPI 总线接口,利用流接口驱动程序实
现了定时器驱动程序开发,利用内部定时器控制 SPI 总线;最后利用 FPGA 芯片实
现了多电机的速度与方向信号的生成,并设计了专用协议实现伺服电机的运动控制。
此文开发的数控系统,在激光切割机实验平台已经验证,并取得了良好的效果,
满足了数控系统实时性和可靠性的要求。

关键词:开放式数控系统时间分割法插补运算流式接口驱动中断
FPGA
I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
Temporary numerical control (NC) is mainly based on PC platform as core, reducing
hardware circuits; improvin