基于IEEE 1394總線數(shù)控系統(tǒng)實時通信的DMA方式實現(xiàn).pdf

1、隨著數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，高檔數(shù)控機床可以實現(xiàn)高速高精加工功能，多通道、多軸聯(lián)動和復(fù)合加工功能。為了達到這些優(yōu)異的性能，建立一條數(shù)控系統(tǒng)和計算機之間的高速實時數(shù)據(jù)傳輸通道成為關(guān)鍵。本文數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的目標是確保計算機與伺服單元的通訊能夠滿足實時性與可靠性的要求。為了達到要求，采取了以下方案：首先，選用IEEE 1394總線連接計算機與伺服單元，因為應(yīng)用高速高性能的數(shù)字伺服總線技術(shù)已經(jīng)成為高檔數(shù)控系統(tǒng)的一個重要特點和發(fā)展趨勢。而IEEE 13

2、94總線具有支持400Mbps的等時和異步傳輸、可熱插拔、點對點架構(gòu)靈活等特性已經(jīng)成為高速伺服總線的首選。第二，計算機操作系統(tǒng)采用Windows+RTX(Real Time Extension)，為數(shù)據(jù)傳輸軟件提供了實時平臺。最后，為了更進一步提高傳輸速度，根據(jù)開放式主機控制器接口(OHCI)協(xié)議，實現(xiàn)了DMA方式進行異步數(shù)據(jù)傳輸，這樣使數(shù)據(jù)的傳輸過程變得更加透明，而且更有利于跟蹤數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)。本文主要研究了IEEE 1394標準，包

3、括IEEE 1394體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及通信模型，這是整個系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。之后分別從原理、特性和實際應(yīng)用等角度詳細分析了RTX實時環(huán)境。RTX作為Windows的子系統(tǒng)為那些具有強實時特性的Win32兼容的任務(wù)和線程提供了一種內(nèi)核模式的可執(zhí)行環(huán)境。另外，文中對數(shù)控系統(tǒng)的1394接口硬件作了詳細的闡述。采用PCI-1394接口卡作為上位機接口，設(shè)計專門的1394前端模塊作為伺服控制模塊的接口。隨后，本文重點研究了1394 OHCI協(xié)

4、議，尤其對協(xié)議中DMA相關(guān)的寄存器做了細致分析，并且闡述了應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)的DMA方式傳輸原理，即通過RTX提供的API(應(yīng)用程序接口)函數(shù)對1394芯片的寄存器進行直接的操作來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。之后，本文按照了“發(fā)送——接收”的傳輸模型，開發(fā)了1394 DMA方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?，細致闡述了整個傳輸過程的流程，并且給出了RTX提供的API函數(shù)的使用方法。在軟件的設(shè)計過程中，按照軟件工程的要求對開發(fā)的程序進行了模塊化，提高了代碼的效率，使程序