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1.引言
印刷电路板钻床是印刷电路板生产中的重要装备，随着电子产品加工要求的提高，低档的基于单片机的PCB 钻床控制器已经很难满足要求。ARM7TDMI 是20 世纪末ARM 公司提出的一种32 位的RISC 微控制器结构, 基于该内核的芯片种类丰富，具有运行速度高，功耗小和价格低的特点。本文介绍了一种基于双ARM 结构的PCB 钻床控制器，它既解决传统低档钻床控制系统性能不高的缺点，同时又具有很高的经济性，是高档PCB 钻床理想的控制器。
数控系统按结构分，一般有单 CPU 和多CPU 之分[5]。单CPU 一般采用集中控制分时处理的方式完成数控系统的各项任务。它具有结构紧凑的特点，但是功能相对比较简单。多CPU 结构的数控系统采用多CPU 并行处理，可以使系统达到更高的性能。多CPU 一般采用共享总线或共享存储器方式进行通信。钻床控制器的控制对象比较复杂：需要控制4套松下MINAS交流伺服系统，4个主轴电机以及9路开关量输入，11路继电器输出。如果控制器采用单CPU结构，控制器需要扩展较多硬件，增加系统成本，降低了系统可靠性；如果控制器采用双CPU结构，控制器可以根据功能进行分层设计：将信息处理量大的人机交互系统任务交由一个CPU负责，而机床运动控制交由另一个CPU来处理。这样减少了外扩硬件的数量，降低了成本，提高了可靠性。具体是指：控制器用三星公司生产的S3C44B0X作为人机交互系统的CPU，用飞利浦公司生产的LPC2214作为机床运动控制系统的CPU。
2.控制器的硬件设计
控制器由系统板和接口板组成：系统板是由LPC2214 和S3C44B0X 及其相关外围电路构成的，是控制器的核心；接口电路板主要负责系统板和机床电器之间的驱动，电平匹配。系统的硬件结构参考图1。
图1 控制器硬件结构图
2.1 控制器系统板硬件设计
控制器系统板由两个子系统组成：人机交互系统和机床运动控制系统。人机交互系统和机床运动控制系统通过I2C 总线进行数据交换。I2C 总线是飞利浦公司提出的串行总线，具有速度较高，硬件连接十分简单，无需增加硬件的特点。
2.1.1 控制器人机交互系统的硬件设计
控制器人机交互系统采用 S3C44B0X 为核心,扩展一系列硬件，构成一个具有完善的人机交互功能的系统。系统扩展了一片具有16 位数据宽度,2MB 的存储空间的NOR 型Flash 存储器芯片SST39VF1601 作为系统程序存储器。为了提高系统程序的执行速度，我们扩展了一片1M*4Bank*16I/O 的HY57V641620 型SDRAM。系统一上电，系统初始化程序就把SST39VF1601 中存储的系统程序拷贝到HY57V641620 中，同时，系统程序的数据存储区也在HY57V641620 中，这样系统程序可以完全在SDRAM 中运行。为了保证机床钻孔文件在机床停电后仍然能够保存，系统扩展了一片16MB NandFlash 芯片K9F2808 作为系统的电子硬盘。由于S3C44B0X 自带液晶显示控制器，所以系统选用三菱公司生产的不带液晶显示控制器的STN 型256 色640x480 像素的EDMGRB8KHF 液晶显示模块作为机床信息的输出。系统操作信息的输入采用PS/2 键盘。系统通过RS232 串口从PC 机上下载钻孔文件。为了方便系统调试程序，人机交互系统设计了一个JTAG 口。
机床的一些重要的参数例如像机床进给轴丝杠的螺距，交流伺服系统的脉冲当量等数据需要永久保存，所以系统扩展了一片512B 的基于I2C 总线的EEPROM 芯片AT24C04 。机床人机交互系统电路结构如图1 控制器系统板中以S3C44B0X 为中心的硬件结构。
2.1.2 机床运动控制系统硬件设计
机床运动控制系统的核心是 LPC2214 微控制器。LPC2214 内部自带256KB 的flash存储器和16KB 的SRAM，无需外扩程序存储器和数据存储器。系统设计了一个RS232串口，用于LPC2214 系统程序的ISP 下载。为了便于调试程序，运动控制系统设计了一个JTAG 口。机床运动控制系统电路结构如图1 控制器系统板中以LPC2214 为中心的硬件结构。机床电器都通过接口电路直接与LPC2214 相连。其引脚分配如下所示：
2.1.3 人机交互系统和机床运动控制系统的通信
数控系统的加工指令经过S3C44B0X 的处理后要传给LPC2214 进行执行，而LPC2214执行的结果要返回给S3C44B0X 进行处理和显示。系统采用I2C 总线进行通信。S3C44B0X工作在主器件模式，而AT24C04 和LPC2214 工作在从模式。AT24C04 的从地址是0xa0,LPC2214 的从地址是0x50，I2C 的速率
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