Research on Embedded Reconfigurable CNC System

Traditional CNC systems mostly adopt a dedicated closed structure, which provides limited choices for users. Users cannot modify the functions of existing CNC equipment to meet their special requirements. Various manufacturers provide different operation methods for users, and users have to invest a lot of time and money in training personnel and equipment maintenance. These problems seriously hinder CNC manufacturers, system integrators and users from using fast and creative methods to solve the problems of CNC machining and system integration in today\'s manufacturing environment. With the rapid development of electronic technology and computer technology, CNC technology is developing towards flexibility, intelligence and networking. In view of the existing problems and future development trends of CNC systems, this paper is committed to establishing an open structure CNC platform suitable for on-site machining characteristics, so that the system has the flexible characteristics of software and hardware reconfiguration, and at the same time integrates monitoring diagnosis and network modules into the framework of the CNC system to meet the requirements of intelligence and networking. Based on the in-depth study of embedded system technology, this paper introduces a reconfigurable design method and selects specific hardware and software platforms to develop an embedded reconfigurable CNC system platform. The hardware structure is based on the high-performance 32-bit embedded processor MC68F375 of MOTOROLA and the field programmable gate array (FPGA) chip of ALTERA, and is equipped with the peripheral modules required by the system; the software system is based on the high-performance VxWorks embedded real-time operating system, and the required application software is developed to expand the VxWorks embedded real-time operating system into a complete and practical embedded CNC system. The system not only has the advantages of high reliability, good stability and powerful functions, but also has good portability and software and hardware customization, which is convenient for functional expansion and reconstruction according to actual needs. The main research work of this paper is as follows: (1) In-depth study of the hardware circuit design of the main control board with the high-performance microprocessor MC68F375 as the core, as well as the design of modules such as storage, acquisition, communication and network. (2) In-depth study of the serial configuration method and reconfigurable design method based on FPGA, and design of interface module circuits such as motor motion control, machine tool IO control, keyboard array and LCD display control based on FPGA. (3) In-depth research on the transplantation and task scheduling principles of the VxWorks embedded real-time operating system on the hardware platform, reasonable allocation of control system management tasks, and development of the system\'s underlying drivers and applications. Finally, this paper summarizes the system development work and puts forward some ideas for further research on embedded reconfigurable CNC systems to guide subsequent research work.