文杰棱 韩震宇 王咏麒 田海林

(四川大学制造科学与工程学院，四川 成都610065)

桌面数控设备对小尺寸零件加工在成本、功耗和占地面积等方面有着巨大优势。桌面数控设备大致有3种实现方案：第一种为微型机床搭配传统数控系统，但是桌面数控设备对成本敏感；第二种为基于PC的数控系统软件及其相应接口卡控制微型机床[1]，由于软件设置复杂，很难针对不同需求进行修改，结果表现为精度差、稳定性不高；第三种方案为在一定硬件平台下，自行完成数控系统设计。

方案三中，根据硬件平台的不同，可分为基于PC[2-3]和基于嵌入式芯片[4-7]。基于PC的数控系统可简化在任务调度和通信等方面的工作，实现仿真加工、轨迹显示等复杂的人机交互功能。但是引入PC不仅增大体积和成本，同时由于通用操作系统不满足数控系统实时性要求，需要增加实时性内核补丁或者使用硬件实现数控系统中高实时性任务[8-9]。嵌入式芯片在单个芯片上高度集成了CPU、RAM、ROM以及丰富的外设，在体积、功耗和成本上相对与PC有巨大的优势。STM32是基于Cortex©-M内核开发的一系列32位微处理器，主频从32 MHz到480 MHz，可以平衡嵌入式数控系统对CPU实时计算能力和成本的要求。因此本设计采用STM32完成数控系统设计，使用FPGA辅助STM32控制具体执行器，并设计桌面车床[10]进行验证。

1 数控车床控制系统模式分类

传统数控系统模式边界模糊，易使初学者混淆。对这些模式的功能及其实现方式分析可概括为两种模式：手动加工和自动加工。……