基于ARM和DSP的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)硬件開發(fā)平臺(tái)的研究.pdf

1、隨著嵌入式微處理器的發(fā)展,ARM(Advanced RISC Machines)和DSP(digital singnal processor)微處理器已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)。與工控微機(jī)的CPU(Centre Process Unit)相比,嵌入式ARM和DSP微處理器功耗小、成本低、可靠性高、主頻可達(dá)400M以上。然而,在機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域中,還沒有ARM和DSP微處理器的成熟應(yīng)用。事實(shí)上,由于ARM和DSP微處理器構(gòu)成

2、的嵌入式系統(tǒng)以其低成本、高可靠性、高穩(wěn)定性,在機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域有著廣闊的前景。為此,本文在以ARM S3C2440和DSP TMS320C6713的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上研究了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　在分析了單微處理器結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)存在不足的基礎(chǔ)上,提出了分布式多微處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)控制平臺(tái)方案,采用ARM實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,DSP完成數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)和控制等實(shí)時(shí)功能,ARM和DSP之間通過DSP的HPI接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

3、交換。以此均衡處理器的負(fù)擔(dān),更有效的發(fā)揮ARM和DSP的應(yīng)用特點(diǎn)。
　　設(shè)計(jì)了ARM和DSP的最小工作系統(tǒng)及外圍電路,包括SDRAM、Flash存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信接口、串行接口、USB接口和SD卡等;通過DSP總線連接FPGA(Field Programmable Gate Array),擴(kuò)展IO輸入和輸出、AD/DA接口等。
　　最后,本文在ARM平臺(tái)上移植了啟動(dòng)引導(dǎo)程序u-boot,為后續(xù)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基

4、礎(chǔ)。通過裁剪并移植Linux2.6內(nèi)核,編寫了HPI(Host Port Interface)的驅(qū)動(dòng)程序,并且移植了DirectFB GUI(Graphic User Interface)開發(fā)平臺(tái),為人機(jī)交換平臺(tái)提供了完整的硬件,底層軟件平臺(tái);完成了 DSP的初始化工作,μC/OS-II移植;設(shè)計(jì)了FPGA邏輯轉(zhuǎn)換和總線接口系統(tǒng)板等。
　　本文設(shè)計(jì)的嵌入式數(shù)控硬件平臺(tái)具有靈活性,低成本;并且完成了底層軟件的移植,為在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)