一、嵌入式軟件開發(fā)方式

　　絕大多數的Linux或軟件開發(fā)都是以native方式進行的，即本機開發(fā)、調試，本機的方式二這種方式通常不適合于嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)，囚為對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，沒有足資源在本機(即板子上系統(tǒng))運行開發(fā)工具和調試工具。通常的嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)采用交又編譯調試的方式。簡單的說，交叉編譯就是在一個平臺上生成另一個平臺上的可執(zhí)行代碼，如在x86的YC機上生成ARM平臺的可執(zhí)行代碼。

　　交又編譯調試環(huán)境建立在宿主機(即一臺PC機)上，對應的開發(fā)板叫做目標板開發(fā)時使用宿主機上的交叉編譯，匯編及連接工具形成可執(zhí)行的二進制代碼，(這種可執(zhí)行并不能在宿主機上執(zhí)行、而只能在目標板上執(zhí)行、3然后把可執(zhí)行文件下載到目標機上運行交又開發(fā)技術己成為嵌入式軟件開發(fā)的主要方式。其開發(fā)步驟如下，在宿主機平臺上面編寫程序代碼;)使宿主機與目標機連接，如使用交叉網線;使用交叉編譯器等工具編譯、連接應用程序，生成可執(zhí)行代碼:目標機掛載如(mount)宿主機的方式f或將可執(zhí)行代碼下載到目標機，:開發(fā)人員使用交又調試器進行調試:如果程序調試沒有發(fā)現異常，則轉至第(10)步:調試程序時發(fā)現錯誤，則利用交叉調試器定位錯誤:修改錯誤代碼:重復(3)-(9)步;將目標機程序固化至目標機上。

二、數控系統(tǒng)軟件任務研究

　　控軟件的功能大致可分為兩種甲一種是控制功能，另一種是管理功能。其中，管理功能包括信息的輸入功能、輸出輸入輸出的處理功能、顯示功能和診斷功能，控制功能包括譯碼功能、刀具補償功能、速度控制功能、和位置控制功能。

　　從任務的特征來奢，與通用實時系統(tǒng)相比甲數控系統(tǒng)有以下特點:

　　數控系統(tǒng)是一個混合任務系統(tǒng)，其任務按是否具有實時性要求和周期性要求可分為:實時周期性任務、實時突發(fā)性任務和非實時任務。實時周期性任務是指嚴格以定長時間間隔定時觸發(fā)，井且在規(guī)定的時間內必須完成處理的任務‘在數控系統(tǒng)中主要指加工過程中的插補控制、位置控制、數據采樣等需快速響應的機床邏輯狀態(tài):實時突發(fā)性任務的發(fā)生是時間的隨機函數，要求有很高的實時性，它包括機床緊急停止、系統(tǒng)故障中斷等:非實時性任務是指實時性要求很低的任務1如:人機界面監(jiān)控，這類任務對千機床運行和加工質量的影響較小，其主要作用是讓操作者了解機床運行狀況，增強機床的易操作性。

　　任務之間具有相關性。數控系統(tǒng)的實時任務除了自身的時限要求以外，任務之間通常也不是完全獨立的，一般存在時序約束、資源約束等約束關系。

　　系統(tǒng)在某一確定時刻的并發(fā)任務數量不多，與通用實時操作系統(tǒng)不同，數控系統(tǒng)的功能單一、因此調度程序幾乎不需要處理較大數量的并發(fā)任務。

三、需求分析

　　數控控制系統(tǒng)通過良好的人機交互界面，完成顯示工作狀態(tài)、操作人員進行參數設定等任務，主要有以下幾個方面的綜合合要求。

　　系統(tǒng)界面要求:圖形用戶界面可以實時顯示加工狀態(tài)、當前時間、開機時間、加工時間、各個軸的坐標位置，正在運行的關鍵G代碼程序段等信息；

　　系統(tǒng)功能要求:操作人員可以在符合國際標準的條件下無需了解嵌入式數拄系統(tǒng)的專用編程代碼，直接使用符合國際標準的G代碼和h4代碼，即可編制數控程序；

　　系統(tǒng)的運行要求:操作人員可以根據需要點擊觸摸屏和鍵盤或機床面板按鈕.隨時監(jiān)控數控系統(tǒng)的工作狀態(tài):還可以通過參數設置實現對電機的控制，如電機的啟停，正反轉等等；

　　異常處理要求:在正常生產條件下，每天運行16小時，數控系統(tǒng)的無故障率P(t)≥90%。這要求其MTBF值數控系統(tǒng)的平均無故障時間，是衡量可靠性的重要指標)大于3萬時；在硬件不受損壞的情況下，系統(tǒng)軟件要有較強的容錯能力。

　　未來可能提出的擴展要求:如能實現遠程的聯網控制、故障自診斷等、加工仿真、重要數據的備份、中英文界面切換等。

　　把上述提出的直觀需求轉化為具體的軟件功能需求，即為:

　完成電機的啟動，制動和換向控制，實現加工過程中的主軸、近給速度實時1}整‘實規(guī)六軸的高精度聯動，并通過插補1完成工件的加工、磨削;在能夠滿足一定精度的前提下.實現自由曲線的粗插補取精插補:

　　圖形用戶界面要求:實現參數的圖形菜單輸入，加工過程的仿真，并實時顯示加工圖形和各軸坐標值，用戶可以通過觸摸屏和鍵盤進行參數設置.實現對電機得的控制:實現1司服信號、開關量信號、和輔助信號的宏指令控制，且符合G代碼和M代碼功能定義。

　　實現各功能電路的PI,C控制.包括機床面板功能實現1主軸的起停、自動潤渭控制以及過載、超載、碰撞、掉電等緊急情況的處理。

　　為了方便用戶操作，還應提供操作提示和幫助文檔‘同時，系統(tǒng)具有一定的拉千擾能力，即使受到干擾使系統(tǒng)控制失靈或程序運行異常時.也能夠從錯誤或故障中恢復，保證系統(tǒng)的正常工作。

　　從以上功能需求分析得知，一個功能滿足六軸數控磨削系統(tǒng)基本需要的系統(tǒng)，必須包括以下幾個模塊:電機控制、圖形界面、譯碼、PLC、CAN通訊、硬件驅動等。

四、模塊劃分

　　模塊劃分的一條原則是盡量降低軟件模塊間的禍合度，高禍合度的系統(tǒng)是很難維護的一處的修改引起另一處甚至更多處的變動二藕合度低的軟件可以很容易被重用、維護和擴充。另一條原則是提高軟件的內聚性，如果一個軟件的模塊只實現一個功能，那么該模塊具有高內聚性。高內聚性的軟件更容易維護和改進。判斷一個模塊是否有高的內聚性，是看能否用一個簡單的句子描述它的功能。如果用了一段話或者需要使用類似“和”，“或”等連詞，則說明需要將該模塊細化。只有高內聚性的模塊才可能被重用遵循上述原則，將系統(tǒng)軟件劃分為如圖1所示的子模塊。

　　嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，它的出現大大提高了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率，減少了系統(tǒng)開發(fā)的總工作量，而且提高了嵌入式應用軟件的可移植性。

　　本系統(tǒng)采用了嵌入式操作系統(tǒng):Linux,系統(tǒng)各模塊在Linux的統(tǒng)一控制管理下有效的協調的工作。由圖1可知，本系統(tǒng)軟件主要由以下幾個功能。

　　設備驅動模塊、譯碼模塊、圖形界面模塊等。這些模塊在操作系統(tǒng)的管理調度下協調一致的運行。

五、軟件初始化及總程序流程

　　本系統(tǒng)采用s3c2410 (ARM 9核)作為控制核心，在用戶的應用程序之前，需要有一些專門的代碼完成對系統(tǒng)的初始化。由于這類代碼直接面對A RM。處理器內核和硬件控制器，一般都使用匯編語言完成。系統(tǒng)上電或復位后程序從位于地址0*0的Reset Exception Vector處開始執(zhí)行這里放置Boutloader的第一條指令:bResetHandler).跳轉到標號為Resetll and ler處進行第一階段的硬件初始化，主要內容為:關看門狗定時器，關中斷甲初始化PLL和時鐘初始化存儲器系統(tǒng);執(zhí)行完以上程序后，系統(tǒng)進行堆棧和存儲器的初始化二系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯誤類型。一般情況下，管理者堆棧必須設置，如果使用了IRQ中斷，則IRQ堆棧也必須設置如果系統(tǒng)使用了外設則需要設置相關的寄存器，以確定其刷新頻率、總線寬度等信息。然后是初始化有特殊要求的端口和設備，初始化應用程序的運行環(huán)境最后是調用主應用程序:　　MPORTCT_Entry　　......　　B C_Entry

　　數控系統(tǒng)的應用程序初始化流程如圖2所示。

　　系統(tǒng)初始化以后，程序的大體流程為:首先加載G/M代碼解釋器、初始化參數然后創(chuàng)建人機界面G/M代碼經解釋后，再調用響應的例程完成I/O控制、插補、位置控制等.最后調用底層硬件的控制例程，完成對電機的控制。