在CNC系统中，通常将工业PC用作上位计算机，而将由车载系统组成的机床控制器用作下位计算机。文介绍了一种基于C8051和μC/ OS-et的数控机床机载执行控制器，并详细介绍了该执行控制器的软硬件结构，实时操作系统的移植方法。C8051f020上的μC/OS-Ⅱ中，给出了任务的分配，执行控制器软件模块的优先级的确定以及任务之间的通信的实现。经证明该系统可以满足数控系统的要求，并且是可行的。CNC机床系统中，功能模块可分为两部分：一部分是不需要高实时性能的功能，例如人机界面交互的管理。器等；另一部分是需要高实时性的功能，主要是伺服驱动，插补计算等。据此功能，系统采用两级控制结构，利用IPC丰富的软件资源提供图形化的人机交互环境。用集成执行控制器的高实时性和稳定性来获得快速可靠的结果。制方面，要充分利用两者的优点[1]。行端口用于两个级别之间的实时通信[2]。文主要介绍嵌入式执行控制器的实现。控机床系统的硬件结构如图1所示。PC用作上位机，并安装有专用软件来实现人机交互。C8051020 [3]芯片及其外围电路组成的集成执行控制器用作下位机，负责实时和可靠的控制。行时控制器通过串行端口从主机接收命令信息（包括插值命令和切换命令命令），然后将该信息转换为命令信号，并将其发送到主机组件。
应的执行。如，将内插命令转换为一系列内插信号，然后发送给引擎控制组件；将switch命令命令转换为输出信号，然后通过I / O驱动器隔离接口板发送到相应的开关控制器，运行时控制器还具有两个检测任务：一个是检测刀具向每个轴的极限点移动，另一个是检测间隙电压。
两条信息将用作运动过程中自动控制身体健康的基础。行控制器还负责将操作状态信息组装成帧并将其实时传输到上位机。
使用μC/OS-Ⅱ，必须将该核成功移植到C8051F020中。μC/OS-Ⅱ的移植主要包括修改三个文件：OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C [4]，具体修改内容如下。OS_CPU.H包含常量，宏以及使用#define定义的与处理器相关的类型定义。文件包含4种汇编语言功能。（1）在多任务系统启动函数OSStart（）中调用OSStartHighRdy（）函数。功能是设置系统执行标志OSRunning = TRUE;将优先级最高的任务堆栈指针加载到SP中的ready表中，并强制中断返回。（2）在任务级别切换功能中调用OSCtxSw（）函数。功能是保存当前任务的环境变量，将当前SP存储在TCB任务中，加载优先级最高的任务的SP并准备好，还原任务的环境变量最高优先级准备就绪并中断返回。样就完成了任务级别的切换。（3）在OSIntExit（）退出中断服务函数中调用OSIntCtxSw（）。
色是在中断级别执行任务切换。（4）OSTickISR系统时钟节拍中断服务功能（），其周期大小决定了内核可以提供给应用系统的最小时隙服务。中断由C8051F020的定时器T0完成，并且延迟时间设置为20 ms。中：T0VAL是16位定时器T0的时间常数，系统使用外部25 MHz晶体振荡器，模式1（16位）。void OSTaskSwHook（void）;无效的OSTCBInitHook（OS_TCB * ptcb）。中，最重要的是OSTaskStkInit（），它的作用是初始化堆栈，返回堆栈的最低地址，堆栈的长度，并方便汇编语言执行任务更改。他9个功能尚无特定功能，并且可以在必要时扩展系统内核时添加其功能。图2所示，整个系统分为3个功能块，即：与IPC的通信，命令的解释和命令的执行。中，通信具有发送和接收两个方面[8]。释命令时，恒温阀芯直接执行切换命令命令；执行命令时，需要进行插补计算，间隙电压和限位开关状态的检测以及过程监控。
IPC内置的执行控制器发送的信息有两种：接触信号和操作状态信息。集成执行控制器处于睡眠状态时，它会定期向IPC发送联系信号，以确定IPC是否正常运行。果IPC正常工作，则在接收到接触信号后，IPC会将响应信号发送回内置执行控制器。果发送的多个接触信号未收到响应，则认为IPC错误。集成致动器处于处理状态时，操作状态信息会以固定格式定期发送到IPC。IPC收到信息后，会将其转换为图形，文本和其他信息，将其显示并提供给操作员，这便于实时了解处理状态以及发送任务的实时性要求低。置的执行控制器接收IPC机器发送的三种信息的联系，响应和控制。果接收到接触信号或响应信号，则直接处理接收任务（发送响应信号或更新接触状态位）；如果它既不是接触信号也不是响应信号，则视为控制消息。收任务完全接收到命令后，它将关闭写接收缓冲区并激活命令解释任务。收任务是由来自通信端口的接收中断触发的，它对实时性的要求很高。令解释任务首先验证并解释接收缓冲区中的命令信息，处理完成后，清除并打开接收缓冲区以允许接收新命令。样做的目的是不延迟接收缓冲区中的多个命令，并且在当前命令解释完成之前不接收新命令，以提高控制器的响应速度。’执行已集成到控件中。据命令执行的持续时间，命令分为两种类型：切换控制命令和插补命令。换命令的命令执行时间短，因此在解释命令后立即执行，以减少任务切换时间。
补命令是处理命令的执行时间较长，并且由特殊的过程监视任务执行。令解释任务仅负责在命令解释完成后激活过程监视任务。
令解释任务对实时性的要求很高。理监视任务根据当前操作状态（手动模式或自动模式）激活插值计算任务，并监视处理状态。手动工作模式下，操作员在PC上手动控制工具在-x， x，-y， y，-z， z六个方向上的移动，工具返回参考点，端面对准和孔中心定位操作。自动工作模式下，操作员向控制器发送线性运动和圆弧命令，然后控制器自动结束线性运动。视任务的实时处理要求很高。值计算的任务是计算轮廓起点和终点之间的中间点的坐标。系统采用点对点比较法进行插值。次执行插补任务时，都会生成一个行程增量，并将每个行程增量作为脉冲输出到步进电机。值任务的执行周期可能小于操作系统时钟，每秒达到数千次，因此将计时器（1）用作操作系统的运动时间控制器。值。值计算任务在此软件中具有最高的实时要求。系统用于CNC电火花线切割机床。
隙电压是电火花加工过程中工具（电极线）和工件之间的放电电压。数据是EDM流程[9]实时检测的重要参数，需要实时收集。位开关是指当工具移至治疗台的极限位置时触发的状态开关。到达该传感器时，工具必须停止工作并起到保护作用，也就是说限制机芯的位移，该信息也必须实时收集。两个任务具有实时性高，执行频繁和执行时间短的特点，因此将它们定义为单个发现任务。插值任务相同，由于发现任务的执行周期小于操作系统时钟，因此将计时器3用作发现任务的时间触发器。面实现的功能分为6个任务，介绍了这些任务的功能并分析了它们的实时需求[10]。面的任务划分如表1所示。
成任务划分后，应考虑任务的通信和同步。送任务和发现任务是独立的。
收任务，命令解释任务和过程监视任务已链接。图3所示，需要信号量和邮箱来解决任务之间的通信同步。（1）SemCmd命令信号量。接收任务接收到命令信息时，信号解释任务将发送和接收信号量。除并解释命令后，将清除信号量并可以接收新命令。（2）启动Mbox邮箱的过程。命令解释任务发现命令信息为插值命令时，该信息将转换为约定的格式并存储在邮箱中，由过程监视任务发送和接收。实验测试中，IPC通过串行端口向运行时控制器发送线性插值命令G01X1000Y2000LF，如图4所示，观察返回信息中x，y轴的坐标，每个点为基本上分布在直线上的点（0，0）和点（1000，2000）上，误差小于1个运动当量，说明整个系统工作正常。C8051F020处理器拥有丰富的硬件资源和强大的处理性能。ΜC/OS-Ⅱ具有实时性高，通用性强，移植扩展方便等特点。于该软件和硬件平台，可以降低系统的复杂性，并可以提高产品开发的速度。验证，该软硬件系统可以满足数控系统的要求，是可行的。
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