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机电エ程技木2012年第41卷第08期
制造业信息化
DOI:10.3969/j.iSSn.1009-9492.2012.08.021
数控系统仿真软件设计
李俊,邱泽丰
(广州数控设备有限公司,广东广州510000
摘要:主要介绍了数控系统仿真软件的设计思路,在 Windows平台模拟出μC/OS-操作系统及硬件驱动层,让数控系统的嵌
入式系统软件运行在 Windows操作系统上,最大限度复用了现有的软件,既可以减少软件开发的工作量,同时也可以模拟出与
真实情况几乎完全一致的数控系统人机交互逻辑,达到逼真模拟现实的效果。
关键词:数控系统仿真;虚拟驱动;软件移植;模块化设计
中图分类号:TP319
文献标识码:A
文章编号:1009-9492(2012)08-0069-03
CNC Simulator Software Design
LI Jun, QIU Ze-feng
(GSK CNC Equipment Co, Ltd, Guangzhou 510000, China)
Abstract: This paper mainly introduces the design idea of CNC system simulation software, to simulate H C/OS-II operating system and
hardware driver layer in the Windows platform, to make the embedded software of CNC system run on the Windows operating system and
reuse the existing software farthest, which can not only reduce the workload of software development, but also can simulate the CNC
man-machine interaction logic almost the same as the reality, accordingly to acquire the effect of reality
Key words: CNC System simulation; virtual drive; software transplantation: modular design
1软件结构
统及虚拟驱动组合,运行在 Windows平台之上。
采用移植复用现有数控系统软件的思路,仿
(4) Windows Framework
真软件的总体结构如图1所示。
Windows界面程序,主要实现以下功能:
(1)H C/OS WIN
以 Windows窗口模拟键盘和显示屏,实现键
原有数控系统软件是运行于μC/OS-1的,因盘输入和界面显示
此首先在 Windows上模拟μC/OS-操作系统,换
进行机床运动和工件切削三维仿真显示
言之是将其移植到 Window应用程序的一个线程
主轴、刀架、卡盘、机床面板等1/O设备的
中,数控系统软件所有任务均运行在这个线程中。输入输出信号逻辑模拟,根据虚拟驱动的/O
(2) Virtual Diver
模块的输出信号进行动作,并根据真实的信号
虚拟驱动,在 Windows平台
实现与原接口一致的驱动程序,
Windows Framework
Virtual CNC
包括文件系统、键盘驱动、显示
3D Graphics
CNC Kernel
Tool storage
UI
SYSCTRL
ramebullel
、外设接口等。
Machine Part
(3)CNC Kernel
Vュrtua1ICD,
Input
Keyboard
menefee pcos WIN
移植原数控系统应用软件,
output Filesystem Keyboard
包括CUI、加工程序预处理、
PLC控制、运动控制等。与上述
windows 98/2000/xp)
(1)、(2)所实现的虚拟操作系
图1软件总体结构
收稿日期:2012-03-12
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制造业信息化
机电工程技本2012年第41卷第08期
逻辑时序设置输入信号。
需的与硬件交互的接口,包括文件系统、键盘驱
2 Virtual CNC
动、显示 Frame Buffer、外设接口等。
下面将简要描述前1节软件结构图中所定义
(1)文件系统。在数控系统中使用的文件系
的 Virtual CNC三个部分的设计。
统与 Windows文件系统不同,在虚拟驱动层中使
2.1ルCOS_WIN(ルC/OS-模拟)
用 Windows文件系统接口函数,按照原数控系统
将μC/OS-Ⅱ进行基于 Windows线程的移软件的文件系统接口进行封装。
植?,需要实现时钟TCK的获得,模拟时钟中断
(2)键盘驱动。键盘驱动包括按键输入和指
以及任务切换。仿真软件本身是运行在 Windows示灯输出。数控系统软件通过键盘驱动获取键盘
上,不需要强实时性,因此采用 Windows I的软件定按键状态,输出指示灯状态。
时器,通过使用定时精度为毫秒级的 timeset Event
(3)显示 Frame Buffer。为数控系统软件提供
()函数来产生模拟时钟TICK。其函数原型
屏幕输出的显存空间,由仿真软件 Windows界面
MMRESULT timesetevent( UINT udelay,UINT应用程序读取后还原为位图进行模拟LCD的输出
uresolution, L PTIMECALLBACK Iptimeproc
(4)外设接口。包括模拟电压输出,伺服轴
WORD dwuser, UINT fuevent),将需要周期性执移动增量输出,PC的输人输出端口,编码器反
行的任务定义在 Iptimeproc I回调函数中,从而完馈输人等。
成所需处理的事件。调用这个函数后会增加一个
线程,时间一到则在这个线程中调用回调函数。
开始
time Setevent()函数调用定时回调函数是
/O设备同步模拟
和主线程同时被 Windows操作系统调度的,并没
有起到中断的作用。所以在调用定时回调函数p
有否轴移动信息
Timeproc E的时候必须停止主线程的运行,退出回
调函数则恢复主线程的运行,这些事情都放在定
轴运动数据处理任务
时回调函数,也就是ルC/OS-Ⅱ的时钟中断处理函
产生轴移动?
数中完成。
如图2,这里的任务上下文和μC/OS-Ⅱ在
记录移动信息
x86上移植的上下文很相近,不同点只是段寄存器
不用保存,因为在 Windows下的C/OS-Ⅱ任务其
移动信息队列满?
实只是在同一个线程中切换,而且在保护模式下
N
段寄存器,其值在同一个线程中是不会变的。
将移动信息加入到队列中
主线程调用 timesete venti函数后定时器线程启动
休眼个插补周期
主线程
图3轴运动数据处理流程
O