数控体系实时性解决设计研究概览

 1数控系统实时性的现有解决方案

　　针对上述问题，当前主要有以下2种解决方法。

　　a.采用Windows系统的多媒体库MM SYT EM . LIB提供的多媒体定时函数。这种方法实际上也是通过挂接定时时钟中断回调函数来实现。

　　回调函数必须放在一个规定的段中，除简单的API以外，多数的Windows API不能使用。在Win dows系统本身所带的函数说明中，通过Time SetEvent设置的定时器定时时间可达1 ms的精度，但在M icrosoft公司出版的书中指出，该函数对于Intel芯片的精度为16 ms，对于M IPS芯片的精度为10 ms。总的说来，这种方法比Windows定时器精度要高许多，但仍然无法满足数控系统的实时控制要求。

　　b.对硬件直接编程。在计算机系统进入Win dows前对8253重新编程，将18. 2次/ s修改为所希望的周期。修改INT 8中断服务程序，每次定时时间到就调用另一个新中断号，并累计计时，若为55 ms则转入旧INT8中断服务程序入口，进入Windows以后挂接新的时钟中断即可实现所希望的定时时钟。使用这种方法可以满足很高的精度要求，但要求对Windows内核很清楚，在Windows内核资料非常少的情况下使用这种方法有相当的难度，而且这种方法易给系统带来隐患，导致Win dows系统本身的不稳定。

　　2新的数控系统实时性解决方案

　　为了在Windows平台上能完成实时控制，从硬件和软件2个方面来解决。

　　硬件方面，配比时钟电路。在制作接口卡上，利用一块型号为XC95108的CPLD芯片编程发送脉冲而得到时间信号，采用中断的方式来进行实时系统中各种任务的处理。它能够保证纳秒级的定时精度，且可随任务的不同而通过编程的方式将它的定时周期进行修改。

　　软件方面，则通过编写设备驱动程序来实现对中断信号的响应。设备驱动程序的编写采用Win dows DDK和Windows Platform SDK开发工具包。由于设备驱动程序运行于ring0层，它具有许多ring3层应用程序所不具有的能力，所以它能够很好的解决实时控制的问题。

　　采用驱动程序开发包开发实时控制引擎子系统，开发出了实时硬件抽象层（ HAL） ，这个抽象层实现了实时控制引擎子系统与Windows之间中断的绝缘性。Windows不能屏蔽由实时控制引擎子系统管理的中断。

　　3在Windows中对中断的处理方案

　　在DOS环境开发程序时，用户可以直接修改中断向量，挂接自己的中断服务程序ISR （ interrupt service routine） ，从而实现对硬件I/ O接口板产生的中断请求进行响应。但是在Windows环境，操作系统将系统内核和应用程序进行隔离，不再允许用户层程序修改设备的ISR.基于此，采用驱动程序独辟蹊径，提供一种联系用户程序和设备ISR的中断处理机制，称为事件同步机制。事件同步机制适用于事件中断和时间中断的处理。

　　事件同步机制其原理是，能够让设备ISR和上层用户程序共享一事件，实现用户程序和设备ISR同步，从而让用户程序感知硬件设备的中断请求。

　　具体实现方法是这样的，在用户程序中创建一同步事件，利用驱动程序提供的API函数GT _Se tIntSyncEvent （ HEVEN T hIntEvent）向设备ISR设置同步事件。此后，用户程序和设备ISR就是两个共享同步事件的普通进程，一般情况用户程序为了不阻塞自己，会启动一个新的线程，在该新线程中调用WaitForSingleObject（ ）等待事件有效。一旦设备产生中断，设备ISR激活中断同步事件。此时用户线程从WaitForSingleObject处被激活，开始执行线程的后续部分。