1.引言

　　印刷電路板鉆床是印刷電路板生產中的重要裝備，隨著電子產品加工要求的提高，低檔的基于單片機的PCB 鉆床控制器已經很難滿足要求。ARM7TDMI 是20 世紀末ARM 公司提出的一種32 位的RISC 微控制器結構, 基于該內核的芯片種類豐富，具有運行速度高，功耗小和價格低的特點。本文介紹了一種基于雙ARM 結構的PCB 鉆床控制器，它既解決傳統低檔鉆床控制系統性能不高的缺點，同時又具有很高的經濟性，是高檔PCB 鉆床理想的控制器。

　　數控系統按結構分，一般有單 CPU 和多CPU 之分[5]。單CPU 一般采用集中控制分時處理的方式完成數控系統的各項任務。它具有結構緊湊的特點，但是功能相對比較簡單。多CPU 結構的數控系統采用多CPU 并行處理，可以使系統達到更高的性能。多CPU 一般采用共享總線或共享存儲器方式進行通信。鉆床控制器的控制對象比較復雜：需要控制4套松下MINAS交流伺服系統，4個主軸電機以及9路開關量輸入，11路繼電器輸出。如果控制器采用單CPU結構，控制器需要擴展較多硬件，增加系統成本，降低了系統可靠性；如果控制器采用雙CPU結構，控制器可以根據功能進行分層設計：將信息處理量大的人機交互系統任務交由一個CPU負責，而機床運動控制交由另一個CPU來處理。這樣減少了外擴硬件的數量，降低了成本，提高了可靠性。具體是指：控制器用三星公司生產的S3C44B0X作為人機交互系統的CPU，用飛利浦公司生產的LPC2214作為機床運動控制系統的CPU。

　　2.控制器的硬件設計

　　控制器由系統板和接口板組成：系統板是由LPC2214 和S3C44B0X 及其相關外圍電路構成的，是控制器的核心；接口電路板主要負責系統板和機床電器之間的驅動，電平匹配。系統的硬件結構參考圖1。

　　圖1 控制器硬件結構圖

　　2.1 控制器系統板硬件設計

　　控制器系統板由兩個子系統組成：人機交互系統和機床運動控制系統。人機交互系統和機床運動控制系統通過I2C 總線進行數據交換。I2C 總線是飛利浦公司提出的串行總線，具有速度較高，硬件連接十分簡單，無需增加硬件的特點。

　　2.1.1 控制器人機交互系統的硬件設計

　　控制器人機交互系統采用 S3C44B0X 為核心,擴展一系列硬件，構成一個具有完善的人機交互功能的系統。系統擴展了一片具有16 位數據寬度,2MB 的存儲空間的NOR 型Flash 存儲器芯片SST39VF1601 作為系統程序存儲器。為了提高系統程序的執行速度，我們擴展了一片1M*4Bank*16I/O 的HY57V641620 型SDRAM。系統一上電，系統初始化程序就把SST39VF1601 中存儲的系統程序拷貝到HY57V641620 中，同時，系統程序的數據存儲區也在HY57V641620 中，這樣系統程序可以完全在SDRAM 中運行。為了保證機床鉆孔文件在機床停電后仍然能夠保存，系統擴展了一片16MB NandFlash 芯片K9F2808 作為系統的電子硬盤。由于S3C44B0X 自帶液晶顯示控制器，所以系統選用三菱公司生產的不帶液晶顯示控制器的STN 型256 色640x480 像素的EDMGRB8KHF 液晶顯示模塊作為機床信息的輸出。系統操作信息的輸入采用PS/2 鍵盤。系統通過RS232 串口從PC 機上下載鉆孔文件。為了方便系統調試程序，人機交互系統設計了一個JTAG 口。

　　機床的一些重要的參數例如像機床進給軸絲杠的螺距，交流伺服系統的脈沖當量等數據需要永久保存，所以系統擴展了一片512B 的基于I2C 總線的EEPROM 芯片AT24C04 。機床人機交互系統電路結構如圖1 控制器系統板中以S3C44B0X 為中心的硬件結構。

　　2.1.2 機床運動控制系統硬件設計

　　機床運動控制系統的核心是 LPC2214 微控制器。LPC2214 內部自帶256KB 的flash存儲器和16KB 的SRAM，無需外擴程序存儲器和數據存儲器。系統設計了一個RS232串口，用于LPC2214 系統程序的ISP 下載。為了便于調試程序，運動控制系統設計了一個JTAG 口。機床運動控制系統電路結構如圖1 控制器系統板中以LPC2214 為中心的硬件結構。機床電器都通過接口電路直接與LPC2214 相連。其引腳分配如下所示：

　　2.1.3 人機交互系統和機床運動控制系統的通信

　　數控系統的加工指令經過S3C44B0X 的處理后要傳給LPC2214 進行執行，而LPC2214執行的結果要返回給S3C44B0X 進行處理和顯示。系統采用I2C 總線進行通信。S3C44B0X工作在主器件模式，而AT24C04 和LPC2214 工作在從模式。AT24C04 的從地址是0xa0,LPC2214 的從地址是0x50，I2C 的速率