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嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)與系統(tǒng)
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)與系統(tǒng)【1】
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，特別是在通信行業(yè)以及電氣行業(yè)中應(yīng)用得最為廣泛。
計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，信息技術(shù)的改革進(jìn)一步促進(jìn)了嵌入式技術(shù)向更多領(lǐng)域的發(fā)展。
利用電腦已經(jīng)不能滿足人們對(duì)資源的需求，且不能實(shí)時(shí)控制操作系統(tǒng)，而嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用解決了這些問題，它能在降低計(jì)算機(jī)運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)最終的資源共享。
主要分析了嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)，并進(jìn)一步分析了嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);數(shù)控技術(shù);網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
近幾年，數(shù)控技術(shù)有了很大的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)中。
元件在系統(tǒng)中是分立的，主要通過邏輯電路排列的方式來進(jìn)行數(shù)控運(yùn)算，可以說系統(tǒng)的數(shù)控功能是通過計(jì)算機(jī)硬件來實(shí)現(xiàn)的。
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，而嵌入式系統(tǒng)作為一種專門針對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信息和信號(hào)的微處理。
一、嵌入式系統(tǒng)模型的特征
1.嵌入式系統(tǒng)模型
嵌入式系統(tǒng)是一種專門針對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，它是在多元化電子系統(tǒng)內(nèi)部形成的。
通常情況下，非電子系統(tǒng)可以有效模擬嵌入式系統(tǒng)的使用環(huán)境，一個(gè)比較大的系統(tǒng)是由大量的嵌入式系統(tǒng)所構(gòu)成的，通過嵌入式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同外部環(huán)境的聯(lián)系進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同外部環(huán)境的通信。
嵌入式系統(tǒng)服務(wù)于非嵌入式系統(tǒng)，可以有效影響信號(hào)的輸出和輸入。
通過嵌入式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)的微處理器傳感器以及中央處理器等元件，從而可以分析并處理來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。
所以，嵌入式系統(tǒng)又被稱為嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
2.嵌入式系統(tǒng)的可重構(gòu)能力
嵌入式系統(tǒng)的中央處理器可以實(shí)現(xiàn)外界指令的運(yùn)算，有微處理器的功能。
將這種理念運(yùn)用于芯片，再同計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微處理技術(shù)的可編功能。
微處理器所具有的柔性可以使芯片的使用更加安全，數(shù)據(jù)傳輸速度也會(huì)更加的快。
可重構(gòu)主要指通過重復(fù)使用資源來實(shí)現(xiàn)資源共享。
嵌入式系統(tǒng)可以通過控制軟件來實(shí)現(xiàn)其可重構(gòu)能力，可以有效利用可重構(gòu)資源，進(jìn)而重構(gòu)計(jì)算機(jī)平臺(tái)，使重構(gòu)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)可以在各種環(huán)境下加以使用。
通過重組的形式來實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)功能，并實(shí)現(xiàn)軟件的重復(fù)利用，也可以更新系統(tǒng)軟件和硬件，并對(duì)其進(jìn)行剪裁，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及數(shù)字化控制。
二、嵌入式新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)分析
1.嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控硬件的主要結(jié)構(gòu)
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)是由很多嵌入式系統(tǒng)組成的，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控操作和管理系統(tǒng)的雙效功能，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和輸出，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。
數(shù)控操作的管理界面可以自動(dòng)獲取編碼并對(duì)其進(jìn)行編譯，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)有問題的時(shí)候可以自動(dòng)分析系統(tǒng)故障。
以太網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)同外部系統(tǒng)的連接，為了方便對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，數(shù)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是使用的這種網(wǎng)絡(luò)。
借助鍵盤輸入可以有效實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，還能通過不同的輸入操作來進(jìn)一步完善相應(yīng)操作進(jìn)而完成任務(wù)。
在嵌入式系統(tǒng)中使用插補(bǔ)器可以控制數(shù)據(jù)的傳輸速度，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)角度胧较到y(tǒng)當(dāng)中，再通過伺服控制器來完善數(shù)據(jù)管理。
借助邏輯分析法可以自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，可以通過伺服控制器來對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度和位置進(jìn)行控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)工軸速度。
此外，嵌入式系統(tǒng)不僅能借助NC客戶端來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，還能使用我們經(jīng)常使用的瀏覽器來進(jìn)行控制。
主要通過NC系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連接，將運(yùn)動(dòng)控制器同嵌入式系統(tǒng)相連接再通過以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最終的遠(yuǎn)程數(shù)控。
2.嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件的主要結(jié)構(gòu)
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件主要是由伺服運(yùn)動(dòng)控制軟件和相關(guān)程序組成的，可以有效控制組態(tài)軟件模塊。
利用通用性設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)型接口，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和代碼編譯。
通常會(huì)采用PLC單元以及數(shù)控單元來進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
在開發(fā)數(shù)控軟件時(shí)不僅可以自動(dòng)生成軟件，還能下載很多用戶需要的軟件。
在下載數(shù)控軟件之后可以將已經(jīng)自動(dòng)生成的數(shù)控軟件與嵌入式數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)而有效完善數(shù)據(jù)傳輸，并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约鞍踩浴?/p>
嵌入式系統(tǒng)有很大的普適性，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，可以同其他的軟件同時(shí)使用，有很強(qiáng)的兼容性。
此外，嵌入式系統(tǒng)可以對(duì)軟件和硬件進(jìn)行剪裁，所以說嵌入式系統(tǒng)同數(shù)控軟件的結(jié)合有著很好的擴(kuò)展性能，也有著很好的可重構(gòu)能力。
系統(tǒng)可以模擬硬件的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件的調(diào)試，進(jìn)而更好地開發(fā)并使用計(jì)算機(jī)硬件。
此外，嵌入式系統(tǒng)通常比較靈活，可以有效控制不同的系統(tǒng)，因此可以廣泛應(yīng)用到不同的行業(yè)中。
參考文獻(xiàn)：
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嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)與系統(tǒng)【2】
【摘要】如今，嵌入式系統(tǒng)有效的應(yīng)用于家電、汽車、通信等領(lǐng)域。
而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)將會(huì)在社會(huì)其他領(lǐng)域取得更為廣泛的應(yīng)用。
傳統(tǒng)電腦不能達(dá)到當(dāng)今時(shí)代系統(tǒng)資源的需求，而且其操作系統(tǒng)也不能夠?qū)崟r(shí)控制。
而嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)不但運(yùn)算能力強(qiáng)，而且成本低廉，具有很好的擴(kuò)展性和開放性。
本文先介紹了嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)模型的特點(diǎn)，再從嵌入式新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以及嵌入式數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，具體分析嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】嵌入式體系結(jié)構(gòu);數(shù)控技術(shù);網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展階段，從最初的分立元件系統(tǒng)到專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再到目前的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
分立元件系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)控運(yùn)算是依靠許多的邏輯電路組合，而這樣的系統(tǒng)數(shù)控功能全是硬件系統(tǒng)所完成。
而專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是微處理器技術(shù)出現(xiàn)的結(jié)果，但它是專為數(shù)控設(shè)計(jì)，全世界只有幾家大型的企業(yè)才能夠開發(fā)專用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
直至目前依舊在廣泛使用的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雖然各方面都有極強(qiáng)的優(yōu)勢，但卻并不能達(dá)到實(shí)時(shí)控制的需求。
隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)開始逐步走向網(wǎng)絡(luò)化。
嵌入式系統(tǒng)是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。
嵌入式系統(tǒng)的中央處理器可以分為微控器、數(shù)字信號(hào)處理器以及微處理器。
中央處理單元的執(zhí)行速度快，而且簡單豐富，從而提高了嵌入式系統(tǒng)計(jì)算能力。
嵌入式系統(tǒng)趨于網(wǎng)絡(luò)化，而且開發(fā)工具也逐漸的開始完善。
由于嵌入式有著很多的優(yōu)勢條件，被實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)字制造等工藝領(lǐng)域廣泛使用。
1、嵌入式系統(tǒng)模型的特點(diǎn)
1.1嵌入式系統(tǒng)模型
嵌入式系統(tǒng)可以稱為是包含在復(fù)雜非電子系統(tǒng)內(nèi)部的專用電子系統(tǒng)，而這也算是嵌入式系統(tǒng)模型的意義。
非電子系統(tǒng)可以擬成為嵌入式系統(tǒng)外部的環(huán)境，也叫做被嵌入系統(tǒng)。
在一個(gè)大的系統(tǒng)之內(nèi)，一般有許多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)可以和外界取得通信的連接。
嵌入式系統(tǒng)能夠服務(wù)于被嵌入系統(tǒng)，當(dāng)然也是響應(yīng)于外界的輸入，也算是嵌入系統(tǒng)數(shù)據(jù)自身的響應(yīng)。
在現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)中，主要分為微控制器、傳感器、DSP、可重構(gòu)邏輯、執(zhí)行器以及中央處理器。
它們都是由網(wǎng)絡(luò)加以控制，所以也稱為嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)是一種廣義的詞語，也可以指介質(zhì)互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，或者是NOC片內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。
1.2嵌入式系統(tǒng)可重構(gòu)功能
嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的CPU單元多以精簡指令來計(jì)算。
而相比較微處理機(jī)和專用芯片方法，人們需要一種新的方法和技術(shù)路線，讓其具有微處理機(jī)更好的可編程和柔性，以及專用芯片更可靠、速度更快的性能。
軟件控制著嵌入式系統(tǒng)的可重構(gòu)功能。
通過使用可重用的資源，重構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，可以適用于不一樣的應(yīng)用需求。
可重構(gòu)最主要的意義是可重用資源，F(xiàn)PGA未出現(xiàn)時(shí)，可重構(gòu)系統(tǒng)基本使用重組的方法，功能部件用重用資源。
FPGA出現(xiàn)之后，重用資源利用配置文件的方法，就可以定義每一種線的連接和門的性質(zhì)，變化硬件的原本功能。
廣泛的說，這樣的功能有著硬軟件可重構(gòu)性。
而正是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)能夠剪裁硬軟件，有著可重構(gòu)的功能，才能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也給網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)帶來了重用和開放的性能。
2、嵌入式新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
2.1嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控硬件體系結(jié)構(gòu)
在整個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)體系之中，總共有好幾個(gè)嵌入式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
數(shù)控操作與管理系統(tǒng)和顯示輸入裝置相互連接，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。
而且數(shù)控操作管理系統(tǒng)能夠獲取和編譯加工代碼，檢查系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的故障。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的以太網(wǎng)絡(luò)，可以連接外部網(wǎng)絡(luò)，控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和運(yùn)行。
而顯示和鍵盤輸入裝置比數(shù)控操作管理系統(tǒng)更能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場的交互，它還能夠輸入數(shù)據(jù)和操作的命令，顯示加工的狀態(tài)。
插補(bǔ)器和運(yùn)動(dòng)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)插補(bǔ)和間隙補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算，將速度控制的信息發(fā)送到嵌入式伺服控制器中。
而嵌入式PLC能夠完善數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的所有邏輯控制，完成PLC的主要功能。
速度和位置伺服控制器可以綜合的調(diào)整加工軸的速度和位置。
而系統(tǒng)除了可以使用NC客戶端來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控之外，還可以利用Web瀏覽器。
系統(tǒng)的線路連接為，NC操作系統(tǒng)用EIA—RS—485線路連接運(yùn)動(dòng)控制器。
運(yùn)動(dòng)控制器用EIA—RS—485線路和嵌入式PLC相聯(lián)。
NC操作系統(tǒng)用以太網(wǎng)來連接TCP/IP協(xié)議、全球數(shù)字系統(tǒng)。
無論是嵌入式還是網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)，都可以實(shí)現(xiàn)和工業(yè)電腦一樣的數(shù)控功能。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)和技術(shù)，依靠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，成為在線的控制執(zhí)行單位，而數(shù)控遠(yuǎn)程控制可以和NC客戶聯(lián)系。
2.2嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件體系結(jié)構(gòu)
在嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控軟件體系結(jié)構(gòu)中，控制與運(yùn)算軟件是指PLC程序、數(shù)控程序以及伺服運(yùn)動(dòng)控制軟件。
而組態(tài)軟件模塊的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用于特定的功能。
通用性的設(shè)計(jì)約束開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)接口，例如插補(bǔ)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)控制、加工代碼編譯模塊等。
輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是為了研究和開發(fā)PLC單元、代碼、數(shù)控單元等。
而對(duì)于PLC單元、數(shù)控單元，以及伺服控制單元，它們都有各自的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
其中，在數(shù)控軟件的開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)，主要分為自動(dòng)生成軟件、下載軟件、數(shù)控系統(tǒng)定義三部分。
所謂的數(shù)控系統(tǒng)定義模塊，是利用數(shù)控描述語言來描述加工的環(huán)境、對(duì)象和實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)、功能。
選擇組態(tài)軟件的版本和嵌入式控制模塊的型號(hào)。
選擇嵌入式控制模塊的型號(hào)，因?yàn)橛布K固然一樣，但也會(huì)很多種類的型號(hào)。
從這個(gè)意義上來說，選擇組態(tài)軟件版本，也因?yàn)槊恳粋�(gè)功能版本都有著不一樣的特定要求和功能結(jié)構(gòu)。
數(shù)控軟件的自動(dòng)生成，是NCDL描述的數(shù)控系統(tǒng)，從而出現(xiàn)最佳匹配和組合的數(shù)控軟件。
下載數(shù)控軟件，則是將生成數(shù)控軟件下到同樣的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。
結(jié)束語
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)有著并行、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用性好的特點(diǎn)。
而且嵌入式系統(tǒng)和技術(shù)的硬軟件可以剪裁，而軟硬件可以協(xié)同設(shè)計(jì)。
這樣，便促使新型的數(shù)控系統(tǒng)有著極好的擴(kuò)展性功能和可重構(gòu)的性能。
系統(tǒng)內(nèi)將硬件嵌入虛擬仿真環(huán)境中開發(fā)和調(diào)試，可以更好的開發(fā)和研究。
而嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)方面靈活，便于使用，可以適應(yīng)不一樣的控制對(duì)象。
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)不但可以滿足工業(yè)個(gè)人電腦的數(shù)控功能，而且還有極高的性價(jià)比。
嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)將在未來更加廣泛的應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中。
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