數控技術無疑是現代先進制造技術中最重要的技術基礎，從某種意義上說，數控技術的水平已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。出于技術壟斷及獨占市場等原因，各個廠家生產的數控系統(tǒng)在體系結構上大多是封閉的，不能進行高可*性的軟件擴展。近年來，國內外眾多的數控軟件開發(fā)者都在重復研究、開發(fā)相同或相似的數控系統(tǒng)，反復設計若干基本模塊，造成了人力、物力和財力的巨大浪費，而且由于缺乏統(tǒng)一的標準，不同的數控軟件開發(fā)者開發(fā)的軟件不能互相替換，缺乏兼容性，阻礙了數控軟件的升級換代，同時也阻礙了數控機床生產者對市場和用戶的快速響應能力。 通過對數控系統(tǒng)軟件體系結構的分析，我們設想如果把數控系統(tǒng)軟件中相同或類似的部分做成類似于硬件電子芯片的軟件芯片(Software IC，SIC)［1，2］，每一個軟件芯片具有高度的功能獨立性、易移植性、易組裝性及易擴充性。這樣，當我們建立新的數控系統(tǒng)時，只需從芯片庫中取出所需的芯片進行組合即可，必要時加以擴充，使數控系統(tǒng)能夠重用，而不必從頭開發(fā)整個軟件系統(tǒng)。這樣就能改變目前數控系統(tǒng)的封閉型設計，為適應未來車間面向任務和訂單的生產組織模式奠定良好的基礎，使底層生產控制系統(tǒng)的集成更為簡便和有效，從而大大提高數控軟件的生產力和可*性，減少生產成本及開發(fā)周期。這是增強數控系統(tǒng)對市場的快速響應能力，促進數控產業(yè)快速、高效發(fā)展的必然之路。
1 數控系統(tǒng)軟件芯片的劃分
合理的芯片劃分，是開發(fā)軟件芯片的首要步驟。數控系統(tǒng)軟件芯片庫中的各芯片以界面的方式開放，通過接口參數和界面信息的提示，用戶可掌握芯片的啟動、結束和運作。不同芯片的內部為黑箱封裝，外部接口開放，并在此基礎上實現新系統(tǒng)的構建。因此，如何定義出合理的數控系統(tǒng)軟件芯片，使芯片的外部接口易于標準化、規(guī)范化，內部易于進行黑箱封裝，是我們開發(fā)數控系統(tǒng)軟件芯片庫的關鍵步驟。
目前，盡管數控系統(tǒng)從系統(tǒng)的設計方法到系統(tǒng)的實現方式千差萬別，但是其基本原理和軟件的組成都是類似的。在對現有的數控系統(tǒng)［3］和用戶需求進行仔細而全面分析的基礎上，同時，在總結現有系統(tǒng)控制結構的共有特征，并對其進行適當的歸類和抽象的基礎上，將數控系統(tǒng)劃分為以下幾個基本的功能模塊。
(1)人機交互界面模塊 此模塊主要完成在系統(tǒng)運行前和運行中系統(tǒng)參數的修改和設定，如設定系統(tǒng)工作模式（自動、手動、點動等），圖形顯示模式，系統(tǒng)初始化設定，坐標偏置設定，G代碼程序的編輯等。
(2)零件代碼解釋模塊 負責根據用戶的系統(tǒng)配置，以及零件程序的語法規(guī)則對用戶編寫的零件程序進行語法檢查，并進行解釋譯碼，將源代碼指令中給出的各種信息進行分離提取，變成各種狀態(tài)和數據，為預處理芯片提供語法上正確的零件程序的中間代碼。
(3)刀補預處理模塊 負責對解釋后的數據進行預處理及插補前的準備工作。
(4)軌跡插補模塊 負責加減速的控制、插補、終點判別等工作，向位置控制器輸出通過軌跡運算后的進給量。
(5)軸伺服控制模塊 在從I/O及插補運算得到的信息的幫助下，通過精插補控制機床執(zhí)行機構按NC指令指定的路徑和速度運動。
(6)I/O模塊 負責控制器的輸入和輸出（包括機床檢測信號及位置和相關反饋信息的輸入、控制指令的輸出等）。
以上這幾個模塊間具有互操作性、可移植性和可擴展性，因而可作為數控軟件芯片庫的基本芯片的劃分。
2 數控系統(tǒng)軟件芯片的構建及工作原理
軟件芯片概念的提出是軟件重用發(fā)展過程中的里程碑。開發(fā)軟件芯片就是采用面向對象技術把特定類中的一些通用模塊做成獨立的可重用的對象類。由于面向對象具有封裝、分類、消息響應和繼承等很有價值的特點，使得軟件芯片和系統(tǒng)其它部分的耦合度得到盡可能的降低，這為軟件芯片的開發(fā)和使用提供了可*保證。同時，由于芯片都是對較成熟的技術進行封裝而實現的，在實踐上是經過了驗證的，也就是說一個成熟的芯片已經將錯誤率降到了最低點，所以可以利用數控軟件芯片來構造新的數控系統(tǒng)能最大程度地保證系統(tǒng)的可*性。 軟件芯片的構建就是將功能模塊的本體部分進行黑箱封裝，使之輸入接口和輸出接口盡量簡單、規(guī)范。由于C++語言的面向對象特性和封裝性較好［4］，所以在本系統(tǒng)中將VC作為編程環(huán)境來 |
