數(shù)控機(jī)床體系實(shí)時(shí)性的解決設(shè)計(jì)研究：

1數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的現(xiàn)有解決方案
針對上述問題，當(dāng)前主要有以下2種解決方法。

    a.采用Windows系統(tǒng)的多媒體庫MM SYT EM . LIB提供的多媒體定時(shí)函數(shù)。這種方法實(shí)際上也是通過掛接定時(shí)時(shí)鐘中斷回調(diào)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

回調(diào)函數(shù)必須放在一個(gè)規(guī)定的段中，除簡單的API以外，多數(shù)的Windows API不能使用。在Win dows系統(tǒng)本身所帶的函數(shù)說明中，通過Time SetEvent設(shè)置的定時(shí)器定時(shí)時(shí)間可達(dá)1 ms的精度，但在M icrosoft公司出版的書中指出，該函數(shù)對于Intel芯片的精度為16 ms，對于M IPS芯片的精度為10 ms。總的說來，這種方法比Windows定時(shí)器精度要高許多，但仍然無法滿足數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制要求。

    b.對硬件直接編程。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入Win dows前對8253重新編程，將18. 2次/ s修改為所希望的周期。修改INT 8中斷服務(wù)程序，每次定時(shí)時(shí)間到就調(diào)用另一個(gè)新中斷號，并累計(jì)計(jì)時(shí)，若為55 ms則轉(zhuǎn)入舊INT8中斷服務(wù)程序入口，進(jìn)入Windows以后掛接新的時(shí)鐘中斷即可實(shí)現(xiàn)所希望的定時(shí)時(shí)鐘。使用這種方法可以滿足很高的精度要求，但要求對Windows內(nèi)核很清楚，在Windows內(nèi)核資料非常少的情況下使用這種方法有相當(dāng)?shù)碾y度，而且這種方法易給系統(tǒng)帶來隱患，導(dǎo)致Win dows系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定。

2新的數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性解決方案

    為了在Windows平臺上能完成實(shí)時(shí)控制，從硬件和軟件2個(gè)方面來解決。

    硬件方面，配比時(shí)鐘電路。在制作接口卡上，利用一塊型號為XC95108的CPLD芯片編程發(fā)送脈沖而得到時(shí)間信號，采用中斷的方式來進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)中各種任務(wù)的處理。它能夠保證納秒級的定時(shí)精度，且可隨任務(wù)的不同而通過編程的方式將它的定時(shí)周期進(jìn)行修改。

    軟件方面，則通過編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對中斷信號的響應(yīng)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫采用Win dows DDK和Windows Platform SDK開發(fā)工具包。由于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行于ring0層，它具有許多ring3層應(yīng)用程序所不具有的能力，所以它能夠很好的解決實(shí)時(shí)控制的問題。

    采用驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)包開發(fā)實(shí)時(shí)控制引擎子系統(tǒng)，開發(fā)出了實(shí)時(shí)硬件抽象層（ HAL） ，這個(gè)抽象層實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制引擎子系統(tǒng)與Windows之間中斷的絕緣性。Windows不能屏蔽由實(shí)時(shí)控制引擎子系統(tǒng)管理的中斷。

3在數(shù)控車床Windows中對中斷的處理方案

    在DOS環(huán)境開發(fā)程序時(shí)，用戶可以直接修改中斷向量，掛接自己的中斷服務(wù)程序ISR （ interrupt service routine） ，從而實(shí)現(xiàn)對硬件I/ O接口板產(chǎn)生的中斷請求進(jìn)行響應(yīng)。但是在Windows環(huán)境，操作系統(tǒng)將系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序進(jìn)行隔離，不再允許用戶層程序修改設(shè)備的ISR.基于此，采用驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)辟蹊徑，提供一種聯(lián)系用戶程序和設(shè)備ISR的中斷處理機(jī)制，稱為事件同步機(jī)制。事件同步機(jī)制適用于事件中斷和時(shí)間中斷的處理。

    事件同步機(jī)制其原理是，能夠讓設(shè)備ISR和上層用戶程序共享一事件，實(shí)現(xiàn)用戶程序和設(shè)備ISR同步，從而讓用戶程序感知硬件設(shè)備的中斷請求。

    具體實(shí)現(xiàn)方法是這樣的，在用戶程序中創(chuàng)建一同步事件，利用驅(qū)動(dòng)程序提供的API函數(shù)GT _Se tIntSyncEvent （ HEVEN T hIntEvent）向設(shè)備ISR設(shè)置同步事件。此后，用戶程序和設(shè)備ISR就是兩個(gè)共享同步事件的普通進(jìn)程，一般情況用戶程序?yàn)榱瞬蛔枞约海瑫?dòng)一個(gè)新的線程，在該新線程中調(diào)用WaitForSingleObject（ ）等待事件有效。一旦設(shè)備產(chǎn)生中斷，設(shè)備ISR激活中斷同步事件。此時(shí)用戶線程從WaitForSingleObject處被激活，開始執(zhí)行線程的后續(xù)部分。