CN102354154A - 一种开放式数控系统的实时内核芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开放式数控系统的实时内核芯片，将刀路曲线的实时控制过程转化按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)单向发送同步脉冲，实现了实时控制方法与实时控制过程的开放性，具有简单可靠的高速高精度多轴同步/异步能力，导致数字控制方法的重大变革。所述实时内核芯片将刀路曲线的实时控制过程与联动命令的实时发送过程合二为一，彻底消除了操作系统与现场总线对实时控制过程的制约。所述实时内核芯片内置有串行接口，涵盖了运动控制接口。所述实时内核芯片，功能与结构极为简单，价格低廉、可靠性高，易于标准化，大大方便了用户的开发使用。

Description

一种开放式数控系统的实时内核芯片

技术领域

本发明属先进控制与先进制造领域，具体涉及一种用于开放式数控系统的实时内核芯片。

技术背景

基于IEEE定义的现有开放式数控系统是以实时操作系统(Real TimeOperating System，RTOS)为中心的系统架构。

实时操作系统中关于内外资源的管理机制以及关于内外环境变化的应变机制与插补迭代控制算法的运算规则紧密耦合在一起构成一种普适的数字控制方法即插补迭代控制方法，实时操作系统从而成为进行实时插补迭代的实时控制中心。

插补迭代控制方法贯穿于数字控制技术与数控系统的全部历史，创建了数控系统的“插补时代”。

在上世纪七十年代以前，计算机基本上只用于科学计算，其应用环境是多个用户程序的管理，由此产生了面向多用户的分时操作系统。八十年代后，计算机广泛应用于生产过程的实时控制。为了解决操作系统的实时性，在通常的多用户分时操作系统中嵌入一个实时内核，并称之为实时操作系统。例如，在PC中，WindowsNT+RTX与Linux+RTLinux便广泛使用实时内核RTX与RTLinux。

文献《PC数控原理、系统及应用》(作者：周凯，机械工业出版社2007年7月第1版·第2次印刷)指出，在基于PC的现有开放式数控系统中，实时内核是数控软件系统的核心。数控软件系统的结构、设计与运行管理所涉及的“以多进程和多线程等方式实现的多任务软件设计”，“对实时性和可靠性要求相当苛刻的实时软件设计”，“实时软件与非实时软件间的相互协调运行和信息交换”等问题均依赖于实时内核。

IEEE(Institute of Electrical and Electronic s Engineers，电气电子工程师协会)关于开放式系统的定义为：

“符合系统规范的应用系统可以运行在多个销售商的不同平台上，可以与其它系统的应用进行互操作，并且具有一致风格的用户交互界面。”

中国国家标准《GB/T 18759.1-2002·机械电气设备·开放式数控系统·第1部分总则》抓住IEEE定义的本质并遵循IEEE定义的基本原则，在3.1款中直截了当将开放性定义为应用软件的“即插即用”，将开放式数控系统定义为：

“指应用软件构筑于遵循公开性、可扩展性、兼容性原则的系统平台之上的数控系统，使应用软件具备可移植性、互操作性和人机界面的一致性。”

上述定义表明，在体系结构上，现有开放式数控系统完全被IEEE定义“计算机化”，成为需要配置实时操作系统的通用计算机系统，数控软件系统则只是其中的一个专用应用系统。

实时性的本质为timing predictability，指的是操作系统中所有任务的运行时间是可预见的，也就是说，实时性是指操作系统在可预见的时间内响应和处理外部事件的能力。因此，所谓实时内核，必然涉及操作系统中与进程调度/线程调度有关的高精度时钟管理、多级嵌套中断管理、任务调度的通信与同步等依赖低层硬件的基本功能。换言之，现有开放式数控系统中的实时内核并非是针对数字控制中的具体实时过程，而是针对操作系统响应和处理内外环境变化的应变机制。

事实上，由于工业应用环境的复杂性，导致实时过程的具体形态差异极大。对于种种不同形态的实时过程采用统一的应变机制违反了具体问题具体分析的原则，必然耗费大量的计算资源并导致事倍功半的效果。对于数字控制来说，上述实时内核作为数控软件系统的核心还存在下述问题。

实时内核中的关键技术是进程调度/线程调度。实时性将进程调度复杂化。并行算法又将进程调度进一步复杂化。更为麻烦的是线程，与机器指令级流水线的并发性和处理器级进程的并发性相比，线程的并发性所面临的不确定性极为复杂。进程与线程，再加上并行算法，导致实时操作系统的高度复杂化以及数控软件系统的高度复杂化。对于高速高精度的多轴系统，数控软件系统势必成为采用并行算法、涉及多进程/多线程嵌套调用以及多重实时嵌套中断的一个庞大而复杂的中断系统。为了研发这个庞大而复杂的中断系统，既要精通数字控制技术，又要精通计算机软硬体系结构，还要精通并行算法与多线程编程。这就意味着，数控软件系统成为所谓的专家型系统，即只有精通上述技术的复合型专家才能研发的系统，用户无法进行二次开发，从而完全丧失了开放性。

操作系统是一个极为复杂的系统，可能隐含有几百上千个潜在的漏洞。问题是，没有什么人能完全理解一个完整的操作系统。因而，这些漏洞往往需要几年、十几年的维护时间来修复，并且也很难彻底消除。统计资料指出，影响计算机系统可靠性的因素，硬件错误仅占百分之几，绝大多数的错误来源于系统的管理。显然，系统管理的错误则基本上来源于操作系统。特别是，因延迟(delay)之永恒性与不确定性而导致流水线/线程/进程等层次产生“干扰”应该是导致系统管理错误的主要原因。因此，对于数控系统的可靠性来说，实时操作系统犹如达摩克利斯之剑。

众所周知，在机械系统的数字控制过程中，所谓实时过程就是控制相关坐标轴联动以合成刀路曲线(Tool Path)。

在一般情况下，设联动的坐标轴为X、y、Z、A、B等5轴，刀路曲线为X、y、Z、A、B等5个变量的函数。将X、y、Z、A、B等5个伺服驱动装置接收的坐标值增量依时序列为表1。

表1

表1中，时间T被离散分割为n个区间：Δt₁，...，Δt_n，X、y、Z、A、B等5个变量在Δt_i内的坐标值增量为ΔX_i、Δy_i、ΔZ_i、ΔA_i、ΔB_i。

在基于IEEE定义的现有开放式数控系统中，Δt₁，...，Δt_n为实时操作系统的分时周期，是等长的，称之为插补周期。在实时操作系统的控制下，插补迭代控制算法在插补周期Δt_i(i＝1，...，n)中计算出ΔX_i、Δy_i、ΔZ_i、ΔA_i、ΔB_i。实时控制的具体过程为，在插补周期Δt₁中计算出ΔX₁、Δy₁、ΔZ₁、ΔA₁、ΔB₁，在通信周期中分配发送给X、y、Z、A、B等伺服驱动装置在采样周期中完成ΔX₁、Δy₁、ΔZ₁、ΔA₁、ΔB₁的进给以产生合成位移ΔL₁(ΔX₁、Δy₁、ΔZ₁、ΔA₁、ΔB₁)，然后进入插补周期Δt₂，如此周而复始，直到产生合成位移ΔL_n(ΔX_n、Δy_n、ΔZ_n、ΔA_n、ΔB_n)。

在这里，实时过程包括三方面，一是在插补周期中计算X、y、Z、A、B等5个坐标轴的坐标值增量；二是在通信周期中向X、y、Z、A、B等5个伺服驱动装置分配发送这些坐标值增量；三是在采样周期中X、y、Z、A、B等5个伺服驱动装置完成这些坐标值增量的进给。

数据流关联控制将联动的坐标轴依时序Δt_i(i＝1，...，n)接收的坐标值增量称之为刀路曲线的关联数据流。X、y、Z、A、B等5轴联动的关联数据流为5维关联数据流。

在数据流关联控制中，Δt_i(i＝1，...，n)称之为刀路曲线的T分割，不是等长的。微线段ΔL_i(ΔX_i、Δy_i、ΔZ_i、ΔA_i、ΔB_i)称之为刀路曲线的L分割。T分割与L分割取决于该刀路曲线的几何特征与坐标轴的运动学/动力学特征，与实时操作系统的分时周期无关。PC系统的核心任务是，将压缩在刀路曲线与进给速度中的数字控制信息解压，制造刀路曲线的关联数据流，也就是规划刀路曲线的L分割与T分割。于是，L分割与T分割的生成过程转化为非实时过程。为叙述的方便起见，将T分割中的Δt_i(i＝1，...，n)称之为控制节律。

按给定的数据格式，刀路曲线的L分割在存储空间生成的数字映像称之为该刀路曲线的联动表。按给定的数据格式，刀路曲线的T分割在存储空间生成的数字映像称之为该刀路曲线的随动表。

通过L分割规划，刀路曲线的L分割成为存储空间中的联动表文件，可以按照联动的坐标轴，将联动表划分为轴联动表。例如，关于ΔX_i(i＝1，...，n)的X轴联动表，关于Δy_i(i＝1，...，n)的y轴联动表，等等。进而，如果将X、y、Z、A、B等5个坐标轴的的轴联动表事先分配给X、y、Z、A、B等伺服驱动装置，轴联动表的分配过程也转化为非实时过程。

轴联动表的分配过程非实时化后，在刀路曲线的实时控制过程中，为控制相关坐标轴进行联动，只须按照状态字指定的坐标轴向相关伺服驱动装置发送同步脉冲。为叙述简单起见，将状态字控制下的这组同步脉冲称之为联动命令。

这样一来，所谓刀路曲线的实时控制过程，就是按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)，向状态字指定的伺服驱动装置单向发送联动命令，控制相关伺服驱动装置从其轴联动表中读取坐标值增量并写入其位置环的过程。

上述对刀路曲线的实时控制过程的具体分析，为开放式数控系统的一种实时内核芯片奠定了基础。

发明内容

基于刀路曲线的L分割与T分割的生成过程与分配过程的非实时性，本发明提出开放式数控系统的一种实时内核芯片。

开放式数控系统的一种实时内核芯片，包括扇区分析模块、联动坐标轴设置模块、联动命令设置模块、节律控制模块、终点控制模块、联动接口；

所述扇区分析模块用于读取随动表中的控制信息；所述控制信息包括轨迹指令的顺序码、段码、状态字、控制节律Δt_i(i＝1，...，n)；

所述联动坐标轴设置模块用于从所述顺序码与所述段码所指定的随动表中读取状态字；所述状态字用于指定联动的坐标轴；

所述联动命令设置模块用于从所述随动表中读取Δt_i(i＝1，...，n)；

所述节律控制模块用于根据Δt_i(i＝1，...，n)指定的时间值输出脉冲；

所述终点控制模块用于控制刀路曲线的终点；

所述联动接口用于按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)向状态字指定的伺服驱动装置发送联动命令；所述联动接口包括状态字寄存器、T指针、T分割定时器、脉冲发生器；所述状态字寄存器用于寄存状态字，指定联动的坐标轴；所述T指针用于寄存随动表的当前地址；所述T分割定时器用于寄存随动表当前地址中的Δt_i(i＝1，...，n)，产生定时信号；所述脉冲发生器用于根据所述T分割定时器中的定时信号产生脉冲；所述联动接口的每个数据位分别连接一个伺服驱动装置。

所述T分割定时器有多个，每个T分割定时器中的Δt_i可以实时修改；所述联动接口以所述联动脉冲的后沿作为联动信息，用于异步控制。

还包括串行接口，所述串行接口用于向伺服驱动装置发送轴联动表；所述轴联动表用于存储坐标轴的L分割分量，控制该坐标轴产生轴位移；所述串行接口为现场总线、RS232接口、RS485接口、USB接口或无线接口。

还内置有微处理器与中断管理模块；所述中断管理模块用于处理来自伺服驱动装置的实时反馈信息。

与现有技术对比，本发明产生的原创性有益效果为：

1、数字控制方法的重大变革

在基于IEEE定义的现有开放式数控系统中，实时过程包括三方面，一是在插补周期中计算相关坐标轴的坐标值增量；二是在通信周期中向伺服驱动装置分配发送这些坐标值增量；三是在采样周期中伺服驱动装置完成这些坐标值增量的进给。为解决操作系统的实时性，必须在多用户分时操作系统中配置实时内核，插补周期成为系统参数。为解决坐标值增量分配发送过程的实时性，必须在现场总线中设置通信周期与实时同步机制，通信周期成为系统参数。

本发明提出的实时内核芯片以随动表中的节律Δt_i(i＝1，...，n)取代了插补周期，取消了实时操作系统对实时控制过程的控制权，以最简单的单向发送的联动命令取代了极为复杂的实时通信，取消了现场总线对实时控制过程的控制权，从而将刀路曲线的实时控制过程转化为最简单的联动命令的实时发送，彻底消除了操作系统与现场总线对实时控制过程的制约，实现了实时控制方法与实时控制过程的开放性，导致数字控制方法的重大变革。

2、高精度多轴同步机制

多轴同步驱动技术是现有数控技术中亟待解决的关键技术。国家“高档数控机床与基础制造装备”2009年度科技重大专项“课题18全数字高档数控装置”将双轴同步驱动技术列为现有数控技术中的一项关键技术。

在基于IEEE定义的开放式数控系统中，多轴同步取决于现场总线中周期通信的实时同步机制。

简单就是美。

在本发明中，多轴同步取决于通过联动接口实时发送的联动命令，联动的坐标轴则由状态字指定。所述联动命令为并行的同步脉冲，所述状态字为用户参数，所述联动接口类似于状态字控制下的并行接口。因此，本发明提出的实时内核芯片以极为简单的技术手段解决了多轴同步机制问题，具有高速高精度的同步能力，从而将复杂的多轴同步驱动技术转化为简单的常规技术。

3、高速高精度多轴异步控制

本发明提出的实时内核芯片具有高速高精度多轴异步控制功能，用于控制状态字指定的伺服驱动装置开始驱动的起始时刻。

4、功能与结构简单、高可靠性、易于标准化

本发明提出的实时内核芯片无须配置操作系统，其核心功能仅在于将Δt_i写入T分割定时器，向状态字指定的伺服驱动装置单向发送联动命令，具有功能与结构简单、高可靠性、可以标准化等显著优点。

5、用户的开发使用极为方便

本发明提出的实时内核芯片将刀路曲线的实时控制过程与联动命令的实时发送过程合二为一，并内置有串行接口，从而涵盖了运动控制接口，大大方便了用户的开发使用。例如，所述实时内核芯片可插入PC中的PCI内部总线扩展槽，也可通过串行接口与PC连接。

附图说明

图1为一种开放式数控系统的实时内核芯片的功能模块图。

具体实施方式

工件的加工过程一般可划分为辅助过程、换刀过程与走刀过程。

辅助过程涉及由I/O装置控制的辅助功能与状态设置。

换刀过程涉及刀库控制。对于换刀过程，一般采用常规的PLC控制刀库，或采用软PLC生成组合逻辑的控制流来控制换刀过程。本发明不涉及PLC及I/O装置的控制方法。

因此，在工件的加工过程中，数控系统只有三种工作状态：辅助功能操作、开关量控制、刀路曲线的实时控制。

数据流关联控制用状态指令、开关指令、轨迹指令三类运动指令来描述这三种工作状态。

状态指令用于操作辅助功能。

开关指令用于控制I/O装置。

轨迹指令用于控制伺服驱动装置，完成一条刀路曲线的走刀过程。

根据加工工艺确定的顺序，用户使用状态指令、开关指令、轨迹指令来描述工件的全部加工过程。

这种由加工工艺确定了顺序的运动指令之集合就是该工件加工过程的数控加工程序，本发明称之为DRC数控程序。

轨迹指令为单字节指令，其指令码为：

B₇：轨迹指令的标识，例如，B₇＝0；

B₆～B₀：7位顺序码，用于对轨迹指令编号。

顺序码在刀路曲线的轨迹指令与其所携带的联动表、随动表之间建立一一对应关系。

在本发明中，轨迹指令只有一种格式，与刀路曲线中的曲线类型无关。

一条刀路曲线往往由多条曲线段构成。本发明用一条轨迹指令描述一条刀路曲线的走刀过程。

在本发明中，按照联动的坐标轴，刀路曲线的联动表划分为轴联动表。例如，关于ΔX_i(i＝1，...，n)的X轴联动表，关于Δy_i(i＝1，...，n)的y轴联动表，等等。

一条刀路曲线通常由若干段曲线构成，每段曲线的几何结构可能相同也可能不相同，合成每段曲线的坐标轴因之可能相同也可能不相同。这就意味着，对于随动表中的Δt_i(i＝1，...，n)而言，在不同的Δt_i内，联动的坐标轴往往不同。为此，按联动的坐标轴将随动表分为若干段作为子文件，用段码标识之。

随动表中设置状态字，用于标识该段曲线中联动的坐标轴。状态字为一个字节，字节的位数可以为32、16、8。例如，8位状态字可指定8个联动的坐标轴。从低位到高位，状态字的每位控制一个伺服驱动装置的使能状态及数据通道。例如，状态字“11100000”指定X、y、Z等轴的伺服驱动装置、状态字“00011000”指定A、B等轴的伺服驱动装置。

将状态字的位数与个数为用户参数。用户可通过状态指令设置状态字的位数与字节数。

与若干个走刀过程相对应，在DRC数控程序中，一般有若干条轨迹指令。

每条轨迹指令携带顺序码，标识该轨迹指令在DRC数控程序中的位置。轴联动表中包括每条轨迹指令的轴联动表作为子文件，其目录包括顺序码；随动表中包括每条轨迹指令的随动表作为子文件，其目录包括顺序码。因而，对于所有的轨迹指令，顺序码为每条轨迹指令与其轴联动表、随动表建立了对应关系。

按照联动坐标轴的不同，一条轨迹指令的随动表划分为若干段，用一个段码标识之；在每个段中，联动坐标轴相同。随动表中设置状态表，用于存储每段的状态字；所述状态字用于指定该段中联动的坐标轴。轴联动表也划分为若干段，其段数与随动表的段数相等，且用同一个段码标识之。因而，对于一条轨迹指令，段码在该轨迹指令的轴联动表与随动表之间建立了对应关系。

轴联动表在辅助过程中事先分配给相关的伺服驱动装置。如果某坐标轴在该段不进给，其轴联动表在相应的段文件中标记为空文件。在执行过程巾，对于轴联动表中标示为空文件的段，伺服驱动装置按收联动命令后，直接跳过。例如，对于X、y、Z三轴联动，其中，Δt_i至Δt_k为第m段，只有X、Z二个轴联动，其状态字为10100000。相应地，在y轴联动表文件中，其第m段为空文件，即在Δt_i至Δt_k期间，y轴静止。

这样一来，刀路曲线的实时控制过程便简化为按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)，在状态字的控制下，向伺服驱动装置单向发送联动命令；相关伺服驱动装置只须跟随联动命令，将其轴联动表中的坐标值增量逐次写入位置环，驱动相应坐标轴联动产生合成位移。

基于上述对刀路曲线的实时控制过程的具体分析，本发明提出开放式数控系统的一种实时内核芯片。

如图1所示的开放式数控系统的一种实时内核芯片，包括运动控制接口、微处理器、联动坐标轴设置模块、联动命令设置模块、节律控制模块、终点控制模块。运动控制接口包括联动接口和串行接口。

联动接口的每个数据位分别连接一个外部的伺服驱动装置，包括状态字寄存器、T指针、T分割定时器、脉冲发生器。状态字寄存器用于寄存状态字，指定联动的坐标轴；T指针用于寄存随动表的当前地址；T分割定时器用于寄存随动表当前地址中的Δt_i(i＝1，...，n)，产生定时信号；脉冲发生器用于根据所述T分割定时器中的定时信号产生联动脉冲。

串行接口用于向外部的伺服驱动装置发送轴联动表；所述轴联动表用于存储坐标轴的L分割分量，控制该坐标轴产生轴位移。串行接口可以采用任何标准串行接口，例如现场总线、RS232接口、RS485接口、USB接口或无线接口等等。

联动坐标轴设置模块用于将轨迹指令的顺序码与段码所指定的随动表的地址写入T指针，从随动表中读取状态字并写入状态字寄存器，指定该段中联动的坐标轴。

联动命令设置模块用于根据T指针读取随动表中的Δt_i(i＝1，...，n)并写入T分割定时器。

T分割定时器中的定时时间到，节律控制模块用于启动脉冲发生器输出一个脉冲，通过联动接口向状态字寄存器指定的外界伺服驱动装置发送联动命令。

终点控制模块用于控制刀路曲线中每段曲线的终点。

外部PC系统生成的随动表采用诸如FAT16、FAT32等标准文件系统，以标准化文件存储在文件存储器中。为了读取随动表文件中的轨迹指令的顺序码、段码、状态字、Δt_i(i＝1，...，n)等控制信息，本技术方案为实时内核配置了扇区分析模块。因而，本技术方案中的实时内核无须配置操作系统，与PC系统的软硬件平台无关，具有广泛的平台无关性。

实时内核中内置一个独立的微处理器与中断管理模块。中断管理模块用于处理来自伺服驱动装置的实时反馈信息。

可设置多个T分割定时器，每个T分割定时器中的Δt_i可以实时修改。例如，中断管理模块接收到伺服驱动装置发送的动态时滞之后，则实时修改其对应的T分割定时器中的Δt_i。如果以联动脉冲的反相脉冲作为联动信息，所述联动接口便构成一个异步控制器，用于控制状态字指定的伺服驱动装置开始驱动的起始时刻。

刀路曲线的实时控制过程为下述过程：

1、联动坐标轴设置步骤

联动坐标轴设置模块将轨迹指令的顺序码与段码所指定的随动表的地址写入T指针，从随动表的状态表中读取状态字并写入状态字寄存器，指定联动的坐标轴；

2、联动命令设置步骤

联动命令设置模块根据T指针读取随动表中的Δt_i(i＝1，...，n)并写入T分割定时器；

3、节律控制步骤

T分割定时器中的定时时间到，节律控制模块启动脉冲发生器输出一个脉冲，向状态字寄存器指定的伺服驱动装置发送联动命令；

4、坐标轴进给步骤

伺服驱动装置接收所述联动命令后，跟随联动命令从轨迹指令的顺序码与段码所指定的一段轴联动表中读取坐标值增量，并写入位置环，驱动坐标轴进给产生合成位移；如果该段码对应的轴联动表为空文件，则跳过；

5、终点控制步骤

终点控制模块控制刀路曲线中每段曲线的终点即分段控制，以及控制轨迹指令的终点即指令终点控制。

1)、分段控制

T指针与该段随动表的末地址比较以控制该段随动表的终点：T指针等于该段随动表的末地址，则将下一段随动表的首地址写入T指针；从所述随动表的状态表中读取下一段的状态字并写入状态字寄存器；继续对该刀路曲线中的下一段曲线进行实时控制；

伺服驱动装置中的L指针与该段轴联动表的末地址比较以控制该段轴联动表的终点：L指针大于该段轴联动表的末地址，则将下一段非空的轴联动表的首地址写入L指针；

2)、指令终点控制

伺服驱动装置中的L指针与整个轴联动表的末地址比较以控制所述坐标轴的终点：L指针大于整个轴联动表的末地址，则将执行标志置“0”，准备执行下一条轨迹指令的轴联动表；

实时内核中的T指针与整个随动表的末地址比较以控制轨迹指令的终点：T指针等于整个随动表的末地址，即到达所述刀路曲线的终点，关闭运行标志，准备执行下一条轨迹指令。

这样一来，所谓刀路曲线的实时控制过程，就是按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)，控制状态字指定的伺服驱动装置从轴联动表中读取坐标值增量并写入其位置环的过程。实时内核产生联动命令；跟随联动命令，伺服驱动装置不断地驱动坐标轴进给产生合成位移。如此周而复始，直至T指针到达随动表的末地址，即到达所述轨迹指令的终点。

例如，状态字“11111000”指定了X、y、Z、A、B等5轴联动，实时控制过程就是，根据控制节律Δt_i(i＝1，...，n)，实时内核不断地将随动表中的Δt_i(i＝1，...，n)写入T分割定时器，产生联动命令，发送给X、y、Z、A、B等伺服驱动装置；X、y、Z、A、B等伺服驱动装置则跟随联动命令，从各自的轴联动表中不断地同步读取ΔX_i、Δy_i、ΔZ_i、ΔA_i、ΔB_i并写入位置环，驱动坐标轴进给产生合成位移。如此周复始，直至所述刀路曲线的终点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对可重构计算机数字控制系统所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种开放式数控系统的实时内核芯片，其特征在于，包括扇区分析模块、联动坐标轴设置模块、联动命令设置模块、节律控制模块、终点控制模块、联动接口；

所述扇区分析模块用于读取随动表中的控制信息；所述控制信息包括轨迹指令的顺序码、段码、状态字、控制节律Δt_i(i＝1，...，n)；

所述联动坐标轴设置模块用于从所述顺序码与所述段码所指定的随动表中读取状态字；所述状态字用于指定联动的坐标轴；

所述联动命令设置模块用于从所述随动表中读取Δt_i(i＝1，...，n)；

所述节律控制模块用于根据Δt_i(i＝1，...，n)指定的时间值输出脉冲；

所述终点控制模块用于控制刀路曲线的终点；

所述联动接口用于按照随动表中的控制节律Δt_i(i＝1，...，n)向状态字指定的伺服驱动装置发送联动命令。

2.如权利要求1所述的开放式数控系统的实时内核芯片，其特征还在于，所述联动接口包括状态字寄存器、T指针、T分割定时器、脉冲发生器；

所述状态字寄存器用于寄存状态字，指定联动的坐标轴；

所述T指针用于寄存随动表的当前地址；

所述T分割定时器用于寄存Δt_i(i＝1，...，n)，产生定时信号；

所述脉冲发生器用于根据所述T分割定时器中的定时信号产生脉冲；

所述联动接口的每个数据位分别连接一个伺服驱动装置。

3.如权利要求2所述的开放式数控系统的实时内核芯片，其特征还在于，所述T分割定时器有多个，每个T分割定时器中的Δt_i可以实时修改；所述联动接口以所述联动脉冲的后沿作为联动信息，用于异步控制。

4.如权利要求1所述的开放式数控系统的实时内核芯片，其特征还在于，还包括用于向伺服驱动装置发送轴联动表的串行接口；

所述串行接口为现场总线、RS232接口、RS485接口、USB接口或无线接口。

5.如权利要求1所述的开放式数控系统的实时内核芯片，其特征还在于，还内置有微处理器与中断管理模块；所述中断管理模块用于处理来自伺服驱动装置的实时反馈信息。

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