在數(shù)控機床系統(tǒng)中，功能模塊可分為兩大部分：一部分是實時性要求不高的功能，例如人機界面交互管理等；另一部分是實時性要求高的功能，主要有伺服控制、插補計算等。根據(jù)這一特點，該系統(tǒng)采用兩級控制結構，利用IPC豐富的軟件資源，提供圖形化的人機交互環(huán)境；利用嵌入式執(zhí)行控制器的高實時性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)快速、可靠的控制，充分發(fā)揮了二者的優(yōu)點。兩級之間用串行口進行實時通信。本文主要介紹嵌入式執(zhí)行控制器的實現(xiàn)。

　　1 數(shù)控機床系統(tǒng)硬件結構

　　數(shù)控機床系統(tǒng)硬件結構如圖1所示，IPC作為上位機，安裝有專用軟件，實現(xiàn)人機交互；C8051020芯片及其外圍電路構成的嵌入式執(zhí)行控制器作為下位機，負責實時、可靠的控制。執(zhí)行控制器通過串行口接收上位機的命令信息(包括：插補命令、開關量控制命令)，再將這些信息轉換成控制信號輸送給相應的執(zhí)行部件。例如，將插補命令轉換成一連串的插補信號，輸送給電機控制部件；將開關量控制命令轉換成輸出信號，通過I／O驅動隔離接口板輸送給相應的開關控制器。執(zhí)行控制器同時還有2個檢測任務：一個是刀具是否運動到各軸限位點的檢測，另一個是間隙電壓的檢測。這兩個信息將為運動時的自動調(diào)節(jié)控制提供依據(jù)。執(zhí)行控制器還負責將運行中的狀態(tài)信息組裝成幀，實時地傳送給上位機。

　　2 μC／OS-Ⅱ在C8051F020上的移植

　　要使用μC／OS-Ⅱ，首先就必須把這個內(nèi)核成功地移植到C805lF020上。μC／OS-Ⅱ的移植主要是對OS_CPU．H，OS_CPU_A．ASM和OS_CPU_ C．C三個文件進行修改，下面就具體的修改內(nèi)容做介紹。

　　2．1 OS_CPU．H文件的修改、

　　OS_CPU．H包括了用#define定義的與處理器相關的常量、宏和類型定義。其中，需要修改的部分如下：

　　2．2 OS_CPU_A．ASM文件的修改

　　該文件包含4個匯編語言函數(shù)。

　　(1)OSStartHighRdy()函數(shù)在多任務系統(tǒng)啟動函數(shù)OSStart()中調(diào)用。作用是設置系統(tǒng)運行標志位OSRunning=TRUE；將就緒表中最高優(yōu)先級任務的棧指針Load到SP中，并強制中斷返回。

　　(2)OSCtxSw()函數(shù)是在任務級切換函數(shù)中調(diào)用的。作用是保存當前任務的環(huán)境變量，將當前SP存入任務TCB中，載入就緒最高優(yōu)先級任務的SP，恢復就緒最高優(yōu)先級任務的環(huán)境變量，中斷返回。這樣就完成了任務級的切換。

　　(3)OSIntCtxSw()在退出中斷服務函數(shù)OSIntExit()中調(diào)用。作用是實現(xiàn)中斷級任務切換。

　　(4)OSTicklSR()系統(tǒng)時鐘節(jié)拍中斷服務函數(shù)，其周期的大小決定了內(nèi)核所能給應用系統(tǒng)提供的最小時間間隔服務。該中斷由C8051F020的TO定時器完成，設置定時時間為20 ms。修改代碼如下：