电子产品世界

　　3.软件设计

　　软件部分主要由人机交互系统软件和机床运动控制系统软件组成。人机交互系统软件结构比较复杂，所以软件移植了μC/OS－II 操作系统。机床运动控制系统软件结构比较简单，但是这部分软件有很强的实时性要求，所以软件没有移植操作系统，而是采用时间触发模式编写。

　　3.1 人机交互系统软件设计

　　人机交互系统软件采用分层方式进行编写。软件分为系统层和应用层。系统层设计的主要任务是首先进行嵌入式操作系统μC/OS－II 移植，然后再对操作系统内核进行扩展，形成一个简单高效的平台。应用层设计是在这个平台的基础上实现加工文件的操作，机床手动加工，机床自动加工，机床参数设置等任务。

　　系统层以μC/OS－II 操作系统内核为基础进行移植和扩展。所谓移植，是指通过编写一定代码，使得操作系统能够在特定的处理器平台上运行。根据μC/OS－II 的说明，移植包括对与处理器相关的OS_CPU.H,OS_CPU_A..ASM,OS_CPU_C.C 三个文件中的代码进行移植[4]。在μC/OS－II 提供的内核基础上，通过设计驱动程序模块，系统任务，操作系统的API 函数和任务调度模块等对操作系统内核进行扩展。通过设计实现LCD，键盘，K9F2808，I²C 总线和串口通信等的接口函数，建立驱动程序模块，使操作系统API 函数和底层硬件分开。系统任务部分设计了LCD 刷新任务，键盘读取任务，I²C 总线读写任务这三个基本任务，并随着操作系统的启动而运行。

　　应用层在系统层提供的 API 函数的基础上，设计了主任务和机床手动加工，自动加工，文件传输，参数设置等任务。系统的入口函数Main 函数流程如图2 所示。主任务函数结构如图3 所示：

　　3.2.LPC2214 程序设计

　　机床运动控制系统控制程序结构比较简单，程序模块间相对独立，但是实时性要求很高。由于嵌入式实时操作系统会占用一部分系统资源，影响系统的实时性，增加系统设计难度，所以，我们没有移植嵌入式实时操作系统，而是使用简单时间调度方式。使用该调度方式可以使程序具有较好的健壮性和稳定性。系统采用定时器来产生系统调度的节拍，利用定时器中断程序进行调度。系统使用定时器0 产生系统的节拍，定时周期为1ms。系统利用PWM控制器的中断和四个比较寄存器控制交流伺服系统进给脉冲的生成。我们把任务分成两类：一类为周期任务，另一类为非周期任务。每一个任务都有一个任务控制块，任务控制块的数据结构如下：

　　typedef data struct

　　{void (*P_task)(void); //指向任务的指针

　　unsigned int Delay; //延时时间

　　unsigned int Period; //任务再次运行的间隔时间

　　unsigned int run; //任务需要运行的次数

　　}task;

　　任务控制块包含了任务被调度的重要信息：任务是周期任务还是非周期任务，以及任务在何时运行，任务准备就绪的标志等。控制系统的主要任务有：X 进给轴脉冲发送任务，Y 进给轴控制任务，Z1 进给轴控制任务，Z2 进给轴控制任务,主轴电机控制任务，换刀任务等。

　　4.结束语

　　在控制器方案考虑和设计中，我们充分考虑了嵌入式系统对功耗，成本和尺寸的敏感性。基于I2C 的双ARM 结构的钻床控制器具有性能优良，系统集成度高，性能可靠，人机交互友好，可扩展性好的特点，相对于传统的基于单片机的钻床控制器在性能上有很大的提高。本设计为嵌入式系统在印刷电路板控制器中的应用提供了新的思路，具有较好的应用价值。

关键词： I²C 双ARM 钻床控制器 S3C44B0X