[发明专利]一种嵌入式系统G代码异步通讯机制、协议及编程方法

说明书

本发明公开了一种嵌入式系统G代码异步通讯机制、协议及编程方法，通过上位机将G程序文件经过协议封装生成指定的协议格式，将协议格式发送给下位机，若存在交互控制实时指令，则通过判断协议格式与交互控制实时指令的优先级高低对下位机进行发送，并先发送优先级较高的；下位机在接收到上位机发送的协议格式，通过协议解析模块进行解析，然后将解析完成的数据通过顺序指令填入模块填入至命令FIFO存储器，再按照填入命令FIFO存储器的位置进行指令预读和指令执行；若协议解析模块解析得到的为实时指令，则不需要存储至所述命令FIFO存储器直接实施指令执行；本发明有效的降低了上下位运动控制系统的整体成本，提高了嵌入式系统G代码执行效率。

技术领域

本发明属于数控机床控制技术领域，尤其涉及一种嵌入式系统G代码异步通讯机制、协议及编程方法。

背景技术

数控系统是计算机技术在机械制造领域的一种典型应用，它是集计算机、机械加工、微电子和自动控制等多项技术于一体，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项高新技术。从70年代以来，以数控机床为代表的现代基础机械已成为制造工业最重要的技术特征，数控机床水平的高低和机床数控化率的高低已成为衡量国家工业化水平高低的重要标志。

目前，国内外数控系统技术发展的总体趋势是：新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展。驱动装置向交流，数字化方向发展。增强通信功能，向网络化发展。数控系统在控制性能上向智能化发展。由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。为了适应数控机床多品种、小批量的特点，机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。个性化是近几年来特别明显的发展趋势。

随着市场全球化的发展，市场竞争空前激烈，对制造商所生产的产品不但要求价格低，质量好，而且要求交货时间短，售后服务好，充分满足用户的特殊需求，即要求产品具有个性化。而传统的数控系统是一种专用封闭式系统，已经无法满足市场发展的需要。新的环境要求CNC进一步向开放式控制系统转化。

目前，国内外数控系统制造商的开放式数控系统主要集中在高端市场，价格高昂。随着越来越多的小型数控系统的应用，经济的、开放的、智能的嵌入式小型多轴开放式经济型数控系统越来越受到重视。

目前，嵌入式小型系统大致有几种：

1、DSP+FPGA结构，这种结构的控制器以DSP和FPGA为控制核心，具有良好的实时性和控制精度，成本也很低，但是控制器的人机交互和运动算法都依赖于DSP处理器， 如果考虑良好的人性化方面的人机交互的话，DSP处理器就显得力不从心，严重影响实时性，扩展性比较差。

2、工控平台，这种结构主要采用X86的处理器结构，具有较高的处理能力，系统扩展性很强，但是成本很高，在小型运动控制需求中，应用难度很大。

3、单片机结构，这种结构主要采用单一的ARM或51内核的32位处理器，成本很低，但是非常封闭，扩展性很低，系统一旦定型很难更改。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种嵌入式系统G代码异步通讯机制、协议及编程方法，改方法采用上位机与下位机之间的协调配合，实现了控制的实时性和多样人性化，用以解决现有技术中实时性差、拓展性就比较差的问题；具体技术方案如下：

一种嵌入式系统G代码异步通讯机制、协议及编程方法，应用与上位机与下位机之间的通信，所述方法中上位机与下位机之间采用异步通讯的方式，上位机将G代码程序封装成指定的协议格式，并将所述协议格式传输给下位机，供下位机解析和执行；方法包括上位机对G代码程序文件的准备和发送过程以及下位机接收和处理所述协议格式的过程，其中：

上位机对G代码程序文件的准备和发送过程包括步骤：