基于IEEE 1394總線數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信的DMA方式實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，高檔數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)高速高精加工功能，多通道、多軸聯(lián)動(dòng)和復(fù)合加工功能。為了達(dá)到這些優(yōu)異的性能，建立一條數(shù)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)之間的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸通道成為關(guān)鍵。本文數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是確保計(jì)算機(jī)與伺服單元的通訊能夠滿足實(shí)時(shí)性與可靠性的要求。為了達(dá)到要求，采取了以下方案：首先，選用IEEE 1394總線連接計(jì)算機(jī)與伺服單元，因?yàn)閼?yīng)用高速高性能的數(shù)字伺服總線技術(shù)已經(jīng)成為高檔數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。而IEEE 13

2、94總線具有支持400Mbps的等時(shí)和異步傳輸、可熱插拔、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)架構(gòu)靈活等特性已經(jīng)成為高速伺服總線的首選。第二，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)采用Windows+RTX(Real Time Extension)，為數(shù)據(jù)傳輸軟件提供了實(shí)時(shí)平臺(tái)。最后，為了更進(jìn)一步提高傳輸速度，根據(jù)開(kāi)放式主機(jī)控制器接口(OHCI)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了DMA方式進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸，這樣使數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程變得更加透明，而且更有利于跟蹤數(shù)據(jù)的傳輸狀態(tài)。本文主要研究了IEEE 1394標(biāo)準(zhǔn)，包

3、括IEEE 1394體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)及通信模型，這是整個(gè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。之后分別從原理、特性和實(shí)際應(yīng)用等角度詳細(xì)分析了RTX實(shí)時(shí)環(huán)境。RTX作為Windows的子系統(tǒng)為那些具有強(qiáng)實(shí)時(shí)特性的Win32兼容的任務(wù)和線程提供了一種內(nèi)核模式的可執(zhí)行環(huán)境。另外，文中對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的1394接口硬件作了詳細(xì)的闡述。采用PCI-1394接口卡作為上位機(jī)接口，設(shè)計(jì)專門的1394前端模塊作為伺服控制模塊的接口。隨后，本文重點(diǎn)研究了1394 OHCI協(xié)

4、議，尤其對(duì)協(xié)議中DMA相關(guān)的寄存器做了細(xì)致分析，并且闡述了應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)的DMA方式傳輸原理，即通過(guò)RTX提供的API(應(yīng)用程序接口)函數(shù)對(duì)1394芯片的寄存器進(jìn)行直接的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。之后，本文按照了“發(fā)送——接收”的傳輸模型，開(kāi)發(fā)了1394 DMA方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?，?xì)致闡述了整個(gè)傳輸過(guò)程的流程，并且給出了RTX提供的API函數(shù)的使用方法。在軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，按照軟件工程的要求對(duì)開(kāi)發(fā)的程序進(jìn)行了模塊化，提高了代碼的效率，使程序