出了基于DSP的數控系統(tǒng)設計方案。

　　出一類新型DSP除增加制造業(yè)是整個工業(yè)的基礎產業(yè)，制造業(yè)的水平高低是衡量一個國家工業(yè)發(fā)達程度的重要標志，大力發(fā)展先進的制造技術己成為世界各國的*重要的幾大技術戰(zhàn)略之一。數控技術是先進制造技術（如柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等）的基礎。數控機床在整個現代制造系統(tǒng)中處于基礎性的、核心的地位。DSP具有高達數十MTPS的數據吞吐能力，短至幾十納秒的指令周期，非常適合于大數據量的高速數據采集系統(tǒng)和實時控制系統(tǒng)，因此DSP在高性能的數控系統(tǒng)中具有十分重要的應用價值。

　　1DSP及其特點數字信號處理（DSP）的理論產生于60年代中期，在數字信號處理技術發(fā)展的初期，人們只是在通用數字計算機上進行算法的研究和處理系統(tǒng)的模擬與仿真。近年來，隨著LSI技術的發(fā)展，國外一些大公司如德州儀器公司、AD公司推fi型的微處理器芯片數字信號處理器（DSP），有的加了芯片內RAM的容量和片外尋址能力外，還增加了串/并口的數量和速度，增加了計數-定時器、ADC、DAC等，其處理一條指令的時間提高到幾十納秒，數據吞吐能力高達80MTPS以上，非常適用于大數據量的高速數據采集系統(tǒng)和實時控制系統(tǒng)。在國外DSP已廣泛應用于通信、遙感、語音和圄像處理、電子測量、自動控制和模式i識別等領域，DSP之所以有如此廣泛的應用，主要是由它如下特點決定的。

　　1.1哈佛結構通用型微處理器，采用的是馮。諾依曼結構，即程序指令和數據共用一個存儲空間和單一的地址與數據總線。為了進一步提高運算速度，以滿足實時數字信號處理算法的要求，當前的DSP都采用了與通用微處理機不同的結構，即放棄了馮。諾依曼結構，而采用了哈佛結構。所謂哈佛結構，是將程序指令與數據的存儲空間分開，各有自己的地址與數據總線。這就使得處理指令和數據可以并行操作，從而大大提高了處理效率。

　　1.2流水線技術DSP大多采用了流水線技術。流水作業(yè)，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行，指令可以在單個機器周期內芫成，極大提高了處理速度。DSP的哈佛結構為采用流水技術提供了方便。

　　1.3快速運算能力DSP芯片有一個專用的硬件乘法器，在一個指令周期內可芫成一次乘法和一次加法。

　　1.4高速數據傳輸能力新型的DSP大多設置了單獨的DMA總線及其控制器，在不影響或基本不影響DSP處理速度的情況下，作并行的數據傳送。這為DSP之間的串聯和并聯提供了方便。

　　1.5良好的仿真開發(fā)技術為了方便用戶的設計與調試，許多DSP在片上設置了TAG仿真接口和高級語言編譯器。DSP同時擁有仿真軟件，可以對程序運行、中斷、定時等進行仿真，從而具有極大的方便性，非常適合數控開發(fā)的需要。

　　早期DSP主要用作控制算法的運算，現在控制功能也由DSP來實現，在數字控制系統(tǒng)中DSP可以處理所有的工作。

　　如DSP通過對輸入和反饋信號進行處理來改善噪聲和不準確的信號，該過程對所有的傳感器操作都有改善作用。

　　DSP還可以在高級算法的實時應用上改善系統(tǒng)控制的性能，許多控制算法包括自適應、多變量尋優(yōu)、學習、自校正神經網結、遺傳算法和模糊邏輯，都需要由DSP的速度和性能來實現。對于許多系統(tǒng)，在一般操作之前或當中必須估計一些系統(tǒng)的參數，DSP由足夠的能力在處理其他任務的同時進行辨識和參數估算。

　　許多電機數字控制系統(tǒng)包括電源信號調節(jié)和功率因數校正?？刂齐姍C的系統(tǒng)，通常都采用PWM方法控制能量轉換器，DSP帶PWM的產生功能，快速DSP可以采用先進的算法，提高電能的利用率，而且有故障診斷和保護功能。

　　因此，在基于DSP的數控系統(tǒng)中，DSP可以完成復雜的插補運算程序和速度控制程序，特是在高速高精度多軸數控加工中，要求數控系統(tǒng)在極短的時間內對各軸反饋的位置信號進行處理，將DSP應用于高性能數控系統(tǒng)的開發(fā)不失為一種好的策略。同時還可以通過程序實現刀具磨損的實時監(jiān)控和動態(tài)補償，有效地提高了數控系統(tǒng)的性能和精度。此外，DSP還可以實卿非控制的功能，包括與上位機的通信、數字濾波和數據總線的控制協議（如SCSI）等。

　　2基于DSP的數控系統(tǒng)設計基于DSP的PC平臺上的CNC系統(tǒng)可以使用戶用很少的費用不斷進行軟、硬件升級，在一定時間內跟上數控技術發(fā)展的步伐，更重要的是：它兼有DSP處理速度快和PC平臺便于開放型設計的優(yōu)點，必將成為數控技術發(fā)展的主流。

　　由于TI、AD等公司推出面向電機控制的DSP芯片，而且性能不斷提升，除了直接采用PMAC等產品，根據具體需要和應用場合選用合適的DSP芯片自行設計數控系統(tǒng)成了很多用戶的選擇，因為既可以降低成本，又可以更有針對性。目前，國內開展的基于DSP數控系統(tǒng)的設計研究越來越多，并開始應用于實際。

　　基于DSP的數控系統(tǒng)的設計原理框圄，如圄1所示。該系統(tǒng)采用雙CPU結構，主機（工業(yè)PC機）與DSP直接通過總線相聯，主機和DSP均可讀寫內存，從而達到通信的目的。同時主機CPU也可直接讀寫I/O信號和讀取反饋信號，其硬件結構圄如圄1所示。DSP控制器使用一種簡單而特有的計算機結構提供先進的計算和實時控制功能?？刂破饔?0MHz的TMS320C40芯片來芫成高速運算。DSP芫成軸的伺服回路運算及處理相關的I/O功能。

　　主CPU和DSP能直接訪問數據總線實現快速通訊。DSP板不要求PC計算機任何時候都處于通訊狀態(tài)，只有在有信息傳送或命令運行時，計算機才需要讀或寫數據總線。而且任何運動命令均可暫存在DSP的內存中等待執(zhí)行。

　　方案采用了較多的大規(guī)模集成電路（如8154、8255等）作為周邊器件，為了進一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還可以采用DSP作為系統(tǒng)控制微處理器，并結合大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷–PLD或FPGA）來進行設計，由于大規(guī)模可編程邏輯器件可以根據需要定義成計數器、比較器、緩存器等邏輯器件，并能將大量邏輯功能集成于單片的IC中，減少系統(tǒng)所需元器件數目，同時設計時具有更大的靈活性。系統(tǒng)的構成框圄，如圄2所示，其中的可編程邏輯器件FPGA實現數據的緩存、位置比較、脈沖發(fā)生和I/O接口等功能，而DSP則通過數據總線訪問FPGA，讀取緩存區(qū)的數據，執(zhí)行位置和速度的控制算法，并芫成與主機通訊功能。

　　建筑機械自動化的現狀及關鍵技術郭輝（杭州浙大辰光科技有限公司，浙江杭州310013出了展望。

　　隨著社會經濟、技術的進步和人類生活水平的不斷提高，要求建筑施工向安全、高效、省力、優(yōu)質、舒適方向發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑機械雖然可以實現機械化施工，在一定程度上滿足上述要求，但仍然是手工操縱，工人勞動強度較大舒適性較差，勞動生產率也較低，而且施工質量、施工安全在很大程度上取決于各種人為因素。建筑業(yè)屬于僅次于采掘業(yè)的苦、臟、險行業(yè)，因事故而傷亡的人數也較多?；诖?，要求建筑機械自動化的呼聲十分強烈。

　　1建筑機械自動化現狀建筑機械自動化的開發(fā)研究工作始于50年代，1978年曰本研制成功世界**臺建筑機器人，80年代后開發(fā)步伐加快。當前，西方發(fā)達國家及我國哈爾濱工業(yè)大學、中科院沈陽自動化所等單位在從事建筑機械自動化的開發(fā)研究中均取得了一定的成果，其中曰、美兩國的開發(fā)研究工作處于**水平。

　　數控系統(tǒng)正朝著開放式、高速高精度、智能化及網結化發(fā)展，數字信號處理器（DSP）由于具有強大的運算能力、良好的I/O操作功能、極高的處理速度，并且具有良好的實時控制性能，在數控系統(tǒng)中具有廣泛的應用前景和優(yōu)勢?？梢灶A見，采用DSP進行高性能高精度的CNC系統(tǒng)的開發(fā)是今后數控技術的主流趨勢。