CN104679609A - 数控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控系统，包括存储器和能对存储器进行读写操作的MCU，MCU包括数据缓冲区，存储器包括内存和闪存，内存用于存放MCU运算时所需的数据和程序，闪存包括SD卡存储器和eMMC存储器中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器；NAND-Flash存储器用于存放数控系统的系统文件，SD卡存储器和eMMC存储器均用于存放数控系统的系统文件和用户数据，可以保证数控系统在没有外部SD卡存储器的情况下使用，还可以对数控系统的系统文件和用户数据实现双备份，提高了数控系统的便利性和可靠性，且功耗和成本降低。

Description

数控系统
技术领域
本发明涉及领域数控技术领域，特别是涉及一种数控系统。
背景技术
数控机床CNC(Computer Numerical Control)是机械加工中的主要加工设备，它在普通机床的基础上增加了数字控制功能，能够在提高加工精度，提高生产复杂工件的能力，能对加工零件的更改快速响应，极大地促进生产效率的提高。数控系统NCS(Numerical Control System)是数控机床的控制大脑，数控系统的优劣直接影响到数控机床的加工质量和加工效率。存储器是数控系统核心部分之一，对数控系统的整体性能影响重大。
随着半导体技术的飞速发展，存储器也从早期的低速小容量向高速大容量方向发展。数控系统使用的存储器一般分为两大类：内存和闪存。内存主要用于存放CPU运算时需要的数据和程序，对运算速度影响很大，高吞吐量的内存能有效提高系统运行的速度和稳定性，而低吞吐量的内存则会成为影响整个系统性能的瓶颈。闪存是非易失性的存储器，掉电不会丢失数据，主要用于长时间保存数据。
数控系统的存储器方案SRAM+DDR+CF作为多年前的主流存储方案在经历过近年来半导体技术飞速发展，已经不再具有明显技术优势，同时缺点开始出现。
从存储器读写速度，存储容量，价格，市场应用等方面来分析：
SRAM：主流容量为4Mb，读写时间45ns。SRAM技术的发展较慢，近年来没有质的飞跃，缺点是容量小价格贵。
DDR SDRAM：主流容量512Mb，最大1Gb，最大频率200MHz。DDR技术迅猛发展，从DDR发展到DDR2，DDR3，读写速度成倍提升，DDR3的最大频率已能达到1066MHz，最新的DDR4技术已经开始投放生产。
CF卡：主流容量4GB，最大读写速度25MB/s。CF卡在数码产品领域已完全被SD卡取代，在工控领域还占据着主流地位，缺点在于价格贵。4GB的SD卡最大读写速度20MB/s。
此外，存储器方案SRAM+DDR+CF由于只有可移动的CF卡作为系统文件和用户数据的保存，在没有CF卡时数控系统不能使用。
因此，需要提供一种数控系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种数控系统，可以保证数控系统在没有外部SD卡存储器的情况下使用，还可以对数控系统的系统文件和用户数据实现双备份，提高了数控系统的便利性和可靠性，且功耗和成本降低。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数控系统，包括存储器和能对存储器进行读写操作的MCU，MCU包括数据缓冲区，存储器包括内存和闪存，内存用于存放MCU运算时所需的数据和程序，闪存包括SD卡存储器和eMMC存储器中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器；NAND-Flash存储器用于存放数控系统的系统文件，SD卡存储器和eMMC存储器均用于存放数控系统的系统文件和用户数据；当闪存使用NAND-Flash存储器和SD卡存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器中的系统文件和SD卡存储器内的用户数据，SD卡存储器内的系统文件作为备份使用；当闪存使用NAND-Flash存储器和eMMC存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器内的系统文件和eMMC存储器内的用户数据，eMMC存储器内的系统文件作为备份使用；当闪存使用NAND-Flash存储器、SD卡存储器和eMMC存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器和SD卡存储器之一中的系统文件、另一者的系统文件作为备份使用，读取SD卡存储器和eMMC存储器之一中的用户数据、另一者的用户数据作为备份使用。
其中，MCU具体用于：接收数据读取请求，判断数据缓冲区是否有请求的数据，若有则从数据缓冲区进行数据读取；若没有则触发读闪存的操作，并向闪存读取请求的数据；以及，接收数据写入请求，判断数据缓冲区数据是否已满；若满，则将数据缓冲区中的数据写入对应的闪存，再将待写入数据写入数据缓冲区；若未满，则直接将待写入数据写入数据缓冲区。
其中，数控系统进一步包括电路板，NAND-Flash存储器固定安装于电路板上。
其中，eMMC存储器固定安装于电路板上
其中，SD卡存储器以可拆卸方式安装于电路板上。
其中，内存为SDRAM存储器。
其中，SDRAM存储器的型号为DDR3SDRAM或以上版本。
其中，SD卡存储器还用于存放系统升级文件。
其中，当闪存使用NAND-Flash存储器和SD卡存储器组合时，MCU从SD卡存储器读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器读取系统文件；当闪存使用NAND-Flash存储器、SD卡存储器和eMMC存储器组合时，MCU从SD卡存储器读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器和eMMC存储器；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器读取系统文件。
其中，数控系统启动时，可选择从NAND-Flash存储器和SD卡存储器之一读取系统文件，MCU发出读系统文件的数据请求，MCU检查数据缓冲区是否包含系统文件，若包含，则从数据缓冲区读取系统文件；若不包含，则向已选择的NAND-Flash存储器或SD卡存储器读取系统文件；数控系统运行过程中，可选择从SD卡存储器和eMMC存储器之一读取用户数据，MCU发出读用户数据的数据请求，MCU检查数据缓冲区是否包含所需用户数据，若包含，则从数据缓冲区读取所需用户数据；若不包含，则向已选择的SD卡存储器或eMMC存储器读取所需用户数据；数控系统运行过程中，可选择从SD卡存储器和eMMC存储器之一写入用户数据，MCU发出写用户数据的数据请求，MCU判断数据缓冲区数据是否已满；若满，则将数据缓冲区中的数据写入对应的闪存，再将待写入的用户数据写入数据缓冲区；若未满，则直接将待写入的用户数据写入数据缓冲区。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明采用新型的存储器方案，内存采用SDRAM，闪存采用SD卡存储器和eMMC存储器中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器组合的方案；因NAND-Flash存储器中存放有系统文件，可以保证数控系统在没有外部SD卡存储器的情况下使用；因SD卡存储器和eMMC存储器中均存放有系统文件和用户数据，不仅可以用于数控系统的启动、用户数据的读取和写入，还可以对数控系统的系统文件和用户数据实现双备份，提高了数控系统的便利性和可靠性，且功耗和成本降低。
附图说明
图1是本发明数控系统优选实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
在本实施例中，数控系统1包括存储器10和能对存储器10进行读写操作的MCU11。
MCU11包括数据缓冲区111。存储器10包括内存101和闪存102。
内存101用于存放MCU11运算时所需的数据和程序，闪存102包括SD卡存储器1021和eMMC(Embedded Multi Media Card)存储器1022中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器1023。
NAND-Flash存储器1023用于存放数控系统的系统文件。SD卡存储器1021和eMMC存储器1022均用于存放数控系统的系统文件和用户数据。
当闪存102使用NAND-Flash存储器1023和SD卡存储器1021的组合时，MCU11读取NAND-Flash存储器1023中的系统文件和SD卡存储器1021内的用户数据，SD卡存储器1021内的系统文件作为备份使用；
当闪存102使用NAND-Flash存储器1023和eMMC存储器1022的组合时，MCU11读取NAND-Flash存储器1023内的系统文件和eMMC存储器1022内的用户数据，eMMC存储器1022内的系统文件作为备份使用；
当闪存102使用NAND-Flash存储器1023、SD卡存储器1021和eMMC存储器1022的组合时，MCU11读取NAND-Flash存储器1023和SD卡存储器1021之一中的系统文件、另一者的系统文件作为备份使用，读取SD卡存储器1021和eMMC存储器1022之一中的用户数据、另一者的用户数据作为备份使用。
优选地，MCU11具体用于：接收数据读取请求，判断数据缓冲区111是否有请求的数据，若有则从数据缓冲区111进行数据读取；若没有则触发读闪存102的操作，并向闪存102读取请求的数据；以及，接收数据写入请求，判断数据缓冲区111数据是否已满；若满，则将数据缓冲区111中的数据写入对应的闪存102，再将待写入数据写入数据缓冲区111；若未满，则直接将待写入数据写入数据缓冲区111。
优选地，数控系统进一步包括电路板(图未示)，NAND-Flash存储器1023固定安装于电路板上。
优选地，eMMC存储器1022固定安装于电路板上
优选地，SD卡存储器1021以可拆卸方式安装于电路板上。
优选地，内存101为SDRAM(Synchronous Dynamic Random AccessMemory，同步动态随机存储器)存储器101。
优选地，SDRAM存储器101的型号为DDR3SDRAM或以上版本。
优选地，SD卡存储器1021还用于存放系统升级文件。
优选地，当闪存102使用NAND-Flash存储器1023和SD卡存储器1021组合时，MCU11从SD卡存储器读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器1023；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器1023读取系统文件；当闪存102使用NAND-Flash存储器1023、SD卡存储器1021和eMMC存储器1022组合时，MCU11从SD卡存储器1021读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器1023和eMMC存储器1022；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器1023读取系统文件。
优选地，数控系统启动时，可选择从NAND-Flash存储器1023和SD卡存储器1021之一读取系统文件，MCU11发出读系统文件的数据请求，MCU11检查数据缓冲区111是否包含系统文件，若包含，则从数据缓冲区111读取系统文件；若不包含，则向已选择的NAND-Flash存储器1023或SD卡存储器1021读取系统文件。
优选地，数控系统运行过程中，可选择从SD卡存储器1021和eMMC存储器1022之一读取用户数据，MCU11发出读用户数据的数据请求，MCU11检查数据缓冲区111是否包含所需用户数据，若包含，则从数据缓冲区111读取所需用户数据；若不包含，则向已选择的SD卡存储器或eMMC存储器1022读取所需用户数据。
优选地，数控系统运行过程中，可选择从SD卡存储器1021和eMMC存储器1022之一写入用户数据，MCU11发出写用户数据的数据请求，MCU11判断数据缓冲区111数据是否已满；若满，则将数据缓冲区111中的数据写入对应的闪存102，再将待写入的用户数据写入数据缓冲区111；若未满，则直接将待写入的用户数据写入数据缓冲区111。
应理解，数控系统还包括其他模块从而实现其应有的工件加工的功能，例如，RS232串口模块(图未示)，用于上位机通信及调试；传感器模块(图未示)，用于实时监测环境参数以便于保证系统稳定可靠工作；USB接口(图未示)，用于连接MCP(机床控制面板)及外部存储设备；网络接口模块(图未示)，用于连接以太网用于系统在线升级等功能；显示器模块(图未示)，用于显示系统运行状态及人机交互；进给轴(图未示)，用于连接机床进给轴伺服驱动器，进而通过进给轴伺服驱动器控制进给轴运动；主轴(图未示)，用于连接机床主轴伺服驱动器，进而通过主轴伺服驱动器控制主轴运动；PLC接口，用于连接外部的IO接口；手轮接口，用于连接手轮控制器；或者数控系统还可以包括其他的模块，此处不一一列举。
区别于现有技术的情况，本发明采用新型的存储器方案，内存采用SDRAM，闪存采用SD卡存储器和eMMC存储器中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器组合的方案；因NAND-Flash存储器中存放有系统文件，可以保证数控系统在没有外部SD卡存储器的情况下使用；因SD卡存储器和eMMC存储器中均存放有系统文件和用户数据，不仅可以用于数控系统的启动、用户数据的读取和写入，还可以对数控系统的系统文件和用户数据实现双备份，提高了数控系统的便利性和可靠性，且功耗和成本降低。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数控系统，包括存储器和能对存储器进行读写操作的MCU，所述MCU包括数据缓冲区，所述存储器包括内存和闪存，所述内存用于存放MCU运算时所需的数据和程序，其特征在于：所述闪存包括SD卡存储器和eMMC存储器中的至少一种，以及固定内置的NAND-Flash存储器；
所述NAND-Flash存储器用于存放所述数控系统的系统文件，所述SD卡存储器和所述eMMC存储器均用于存放所述数控系统的系统文件和用户数据；
当闪存使用NAND-Flash存储器和SD卡存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器中的系统文件和SD卡存储器内的用户数据，SD卡存储器内的系统文件作为备份使用；
当闪存使用NAND-Flash存储器和eMMC存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器内的系统文件和eMMC存储器内的用户数据，eMMC存储器内的系统文件作为备份使用；
当闪存使用NAND-Flash存储器、SD卡存储器和eMMC存储器的组合时，MCU读取NAND-Flash存储器和SD卡存储器之一中的系统文件、另一者的系统文件作为备份使用，读取所述SD卡存储器和eMMC存储器之一中的用户数据、另一者的用户数据作为备份使用。
2.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述MCU具体用于：
接收数据读取请求，判断所述数据缓冲区是否有请求的数据，若有则从所述数据缓冲区进行数据读取；若没有则触发读所述闪存的操作，并向所述闪存读取请求的数据；以及，
接收数据写入请求，判断所述数据缓冲区数据是否已满；若满，则将所述数据缓冲区中的数据写入对应的闪存，再将待写入数据写入所述数据缓冲区；若未满，则直接将待写入数据写入所述数据缓冲区。
3.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述数控系统进一步包括电路板，所述NAND-Flash存储器固定安装于所述电路板上。
4.根据权利要求3所述的数控系统，其特征在于，所述eMMC存储器固定安装于所述电路板上
5.根据权利要求3所述的数控系统，其特征在于，所述SD卡存储器以可拆卸方式安装于所述电路板上。
6.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述内存为SDRAM存储器。
7.根据权利要求6所述的数控系统，其特征在于，所述SDRAM存储器的型号为DDR3SDRAM或以上版本。
8.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，所述SD卡存储器还用于存放系统升级文件。
9.根据权利要求8所述的数控系统，其特征在于，
当闪存使用NAND-Flash存储器和SD卡存储器组合时，MCU从SD卡存储器读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器读取系统文件；
当闪存使用NAND-Flash存储器、SD卡存储器和eMMC存储器组合时，MCU从SD卡存储器读取系统升级文件进行系统升级，若升级成功，则将已升级的系统文件写入NAND-Flash存储器和eMMC存储器；若升级失败，则依然从NAND-Flash存储器读取系统文件。
10.根据权利要求1所述的数控系统，其特征在于，
所述数控系统启动时，可选择从所述NAND-Flash存储器和所述SD卡存储器之一读取系统文件，所述MCU发出读系统文件的数据请求，所述MCU检查数据缓冲区是否包含系统文件，若包含，则从数据缓冲区读取系统文件；若不包含，则向所述已选择的NAND-Flash存储器或SD卡存储器读取系统文件；
所述数控系统运行过程中，可选择从所述SD卡存储器和所述eMMC存储器之一读取用户数据，所述MCU发出读用户数据的数据请求，所述MCU检查数据缓冲区是否包含所需用户数据，若包含，则从数据缓冲区读取所需用户数据；若不包含，则向所述已选择的SD卡存储器或eMMC存储器读取所需用户数据；
所述数控系统运行过程中，可选择从所述SD卡存储器和所述eMMC存储器之一写入用户数据，所述MCU发出写用户数据的数据请求，所述MCU判断所述数据缓冲区数据是否已满；若满，则将所述数据缓冲区中的数据写入对应的闪存，再将待写入的用户数据写入所述数据缓冲区；若未满，则直接将待写入的用户数据写入所述数据缓冲区。
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