基于ARM和CPLD的開放式數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過40 MHz時(shí)鐘分頻，CPLD內(nèi)部產(chǎn)生125 Hz(周期8 ms)的脈沖序列。當(dāng)接收到啟動(dòng)指令時(shí)，CPLD將該脈沖序列發(fā)送到ARM作為中斷信號。ARM的中斷觸發(fā)模式為沿觸發(fā)，上升沿為有效中斷請求。ARM接收到中斷請求后，向CPLD傳送數(shù)據(jù)。CPLD內(nèi)部建立2個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，設(shè)置標(biāo)志FLAG。當(dāng)FLAG為0時(shí)，CPLD將ARM傳送的數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)1，讀取緩沖區(qū)2的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算輸出；當(dāng)FLAG為1時(shí)則反之。設(shè)定2個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)可以保證數(shù)據(jù)讀寫的準(zhǔn)確性和運(yùn)動(dòng)控制的連續(xù)性。CPLD接收到結(jié)束指令后，不再向ARM發(fā)送中斷信號，整個(gè)系統(tǒng)的中斷控制停止。
3 實(shí)驗(yàn)
本系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用于激光沉積焊接機(jī)，并成功進(jìn)行了實(shí)物加工。圖5是該系統(tǒng)的激光焊接圖。該焊接軌跡由
正方形和圓形組成。在操作系統(tǒng)ISR中寫入檢測程序，記錄中斷情況。在實(shí)驗(yàn)中，所有中斷信號均被正確處理，hMotor事件狀態(tài)切換正常，沒有丟失中斷和事件的情況，即應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)、ARM與CPLD的通信狀態(tài)良好。該系統(tǒng)的中斷控制能保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，直線加工和圓弧加工均能很好地滿足加工精度。

本系統(tǒng)充分利用了Windows CE的良好實(shí)時(shí)性、ARM的管理能力和CPLD的邏輯計(jì)算能力，硬件組成簡單，軟件開發(fā)方便，具有開放性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高、人機(jī)交互友好和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足高速度和高精度的加工要求。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案已實(shí)際運(yùn)用于激光沉積焊接數(shù)控系統(tǒng)中，運(yùn)行狀態(tài)良好，加工精度較高。本系統(tǒng)可運(yùn)用于各種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，具有廣泛使用價(jià)值。