開放式數控系統是數控系統的發展方向。 因為具有模塊化、 可重構和可擴充的特點，可以很好適應高速發展的市場需要，自從20世紀80年代這一概念被提出，就一直成為生產自動化發展的前沿焦點。

　　基于數控軟件總線和軟件芯片的數控系統是20世紀初由華中理工大學提出的關于開放式數控系統的一個新概念。 基本思想是在數控系統開發過程中，將應用程序框架與程序功能模塊分離，分別定義模塊和框架的標準化接口，實現各功能模塊(軟件芯片)的獨立設計開發、 自由組裝和即插即用。 由于每個功能模塊都具有高度的功能獨立性、 易移植性、 易組裝性和易擴展性，可以大大提高軟件模塊的重用性和可靠性，提高數控系統的開發效率，降低開發成本，具有重要的實際意義。

　　插補是數控系統實現運動控制的核心，在加工過程中，依據加工程序，通過實時計算密化軌跡，輸出各軸的進給分量，控制機床按照給定的速度，沿給定的軌跡運動。 由于數控加工的實時性和功能多樣性-插補中的數據紛繁復雜，給數控系統的開發帶來很多困難。

　　本文以數控軟件芯片理論為基礎，通過對數控插補模塊的功能、 數據進行細致分析，提出了使用總線管理插補中的數據的方法，并設計和構建了數控插補數控軟件芯片的總線結構，為數控插補軟件芯片的開發提供了一種有效的方法。

1 數控插補數控軟件芯片的功能

　數控插補軟件芯片的功能包括以下4個方面:

　　(1)輸入輸出和插補計算。 是數控插補軟件芯片最基本的功能，指輸入機床性能參數、 數控加工數控代碼和控制信息，經過插補計算和信息處理，輸出插補結果和各種實時的機床控制操作。

　　以及被控對象的電氣和機械慣性，機床的速度不能突變。 當加工速度發生變化時，數控插補需按照一定的速度-時間曲線，計算每個插補周期的速度和位移，實現自動升降速控制的功能。

　　(2)實時響應用戶的控制指令。 機床加工過程中，操作人員可通過機床控制面板干預，如:暫停、啟動、 倍率調整、 手輪修調等。 實時進行的插補計算，在用戶指令發出后，必須能夠立即隨之調整。

　　(3)誤差補償。 包括反向間隙補償和絲杠螺距誤差補償。 數控插補軟件芯片具有誤差補償功能，在插補計算的同時處理系統誤差，可極大地提高加工精度和工作效率。

2 數控插補的數據

　　要實現上述功能，數控插補軟件芯片的程序中必須有足夠的數據支持插補計算和信息處理。 下面分別從輸入、 輸出和內部計算這，個過程對數控插補中的數據進行分析。

　　(1)輸入。 輸入數據分為數控代碼數據、 機床性能參數數據和加工過程中的控制命令數據，部分。數控代碼數據通過讀取數控文件獲得. 機床性能參數，由用戶通過圖形界面輸入系統. 加工過程中的控制操作，是指機床運行過程中，操作工人對機床進行的實時控制。

　　(2)輸出。 輸出數據是每個插補周期向外輸出的插補計算結果，包括位置數據、 狀態數據和控制操作，部分。 位置數據指示當前插補周期的位移情況;狀態數據表明當前的加工運動狀態;控制操作數據與機床的各個工作部件相對應，標示當前插補周期是否有操作，如果有操作，做什么動作。

　　(3)內部計算。 數控插補計算過程中的數據,除了輸入、 輸出，還要考慮計算過程各項功能實現所需數據。 例如:要有反向間隙補償，程序中必須有變量記錄每個插補周期各個軸的運動方向等等。

3 劃分數控插補軟件芯片的總線

　　通過上述對輸入、 輸出和內部計算，個過程的詳細分析，可以全面了解數控插補軟件芯片中的數據。進而，根據數據的用途和使用特點劃分數控插補軟件芯片的總線。

　　(1)地址總線。 包括了諸如讀取數控代碼的針、 選擇加工曲線類型和選擇加減速方式的數據，用來選擇控制方式、 讀取文件和輸出結果。

　　(2)控制總線。 包含了用于控制機床部件動作的各種信息數據，分為輸入控制總線和輸出控制總線兩部分。 輸入控制總線數據來源于數控代碼中的G、M、S、T功能字和加工過程中的用戶操作。 輸出控制總線中的數據用來控制主軸、 切削液輸送裝置和刀具等部件運動，與機床各部件一一對應。

　　(3)數據總線。 是數控插補軟件芯片總線結構中的重要組成部分，用來進行插補計算。 這些數據根據在插補過程中的作用和改變頻率，又分為絕對動態、 相對動態和絕對靜態，條數據總線。

　　絕對動態數據總線中的數據每個插補周期都在改變，用來記錄每個插補點的位置和狀態。

　　相對動態數據總線中的數據每讀一句數控代碼改變一次，用來記錄每條加工語句中的數據信息。絕對靜態數據總線中的數據在整個數控程序運行過程中不改變，記錄的是用戶通過圖形界面輸入的機床加工性能參數。

　　除此之外，根據數據輸出需要，從絕對靜態數據總線中提取部分數據構成了輸出狀態數據總線。最后，絕對動態數據總線、 相對動態數據總線、輸出狀態數據總線和輸出控制信息總線4個部分共同組成軟件芯片的輸出總線，向外輸出機床在每個插補點的運動位移和狀態。

4 建立數控插補軟件芯片的總線結構

　　經過劃分，建立起的總線分成了地址、 控制信息輸入、 控制信息輸出、 絕對動態數據、 相對動態數據、 絕對靜態數據、 輸出狀態數據和輸出數據，共8條分支。 表1部分列舉了各總線中的數據內容。

　　根據數控插補軟件芯片在工作過程中數據的流向，在上述總線劃分的基礎上建立數控插補軟件芯片的總線結構，如圖，所示，分為數據輸入、 插補計算、 計算結果輸出、 位置信息反饋和貫穿始終的數據信息傳遞5個部分，具體分析如下。

　　(1)數據輸入包括3個部分。

　　第一，加工前由用戶通過圖形界面輸入的機床性能參數。 第二，數控代碼輸入的軌跡數據和操作數據。 第三，加工過程中實時監控用戶操作，得到的操作數據。

　　(2)插補計算任務就是處理數據，根據輸入數據和總線中繼承的數據，進行信息處理和插補計算，獲得插補結果。

　　(3)結果輸出即輸出總線，包括插補計算結果和伴隨機床加工的各種機床操作。

　　(4)反饋信息每當完成一句數控代碼的處理，絕對動態數據總線中關于當前位置、 狀態的數據被反饋，作為下一句數控代碼運行的起點和初始狀態，參與下句數控代碼的插補計算。

　　(5)數據傳遞。 這部分結構的主要目的是承上啟下為每句數控代碼的運行做好數據準備，表現為圖，中貫穿左右的總線結構。 包括輸入數據、 反饋數據和相對動態數據總線中的繼承數據。數控插補軟件芯片的工作過程。 首先，初始化總線，提取機床性能參數賦值給絕對靜態數據總線。 然后，逐句讀取數控代碼，獲得數據。 在進行插補計算和操作數據處理的同時，用相對動態數據總線繼承各條曲線的數據。 插補計算結果通過輸出總線輸出，控制電機運動。 每當處理完成一句數控代碼，絕對動態數據總線的最后位置狀態反饋，與相對動態數據總線的數據進行比較，結果作為下一句數控代碼的起始位置狀態。 再讀取新的一句數控代碼。 如此往復，直到程序結束。

7 結論

　　本文從分析數控系統中插補軟件芯片應具備的功能入手，細致研究了輸入、 輸出和內部計算，個過程中插補計算和信息處理所需數據。 然后，在此基礎上劃分總線，建立了總線結構。

　　本文提出了使用總線管理插補數據的方法，并采用此方法規范了數控插補軟件芯片的總線接口，使其內部數據結構清晰化，提高了軟件芯片的兼容性、 重用性和可擴充性，為數控插補軟件芯片的開發提供了一種有效的方法。