一、引言
当前，各种运动控制卡的二次开发的比较复杂。目前国内比较多的工程师都熟悉数控系统的G代码，在ARM32位单片机和国产运动控制芯片AFD-X05的基础上，研制成的可执行G代码的五轴联动运动控制器，使得二次开发变简单了。应用这种支持五轴直线插补的高速高精度的运动控制器，再开发各种专用的数控系统，工程师们只需将精力放在大型的复杂的软件开发上面，完全不需要去了解硬件。
二、G代码五轴联动运动控制器的硬件系统
2.1AFDX05运动控制芯片
云山数控研发的AFDX05运动控制芯片，支持任意2~5轴直线插补，任意2轴圆弧插补，多达6级的运动指令缓冲区，特别适合高速多线段或圆弧连续插补的运动控制，另外，还有反向间隙补偿，速度控制，加减速控制，位置控制，通用输入输出口，8/16位数据总线，中断发生，硬件限位，软件限位，紧急停止，暂停，编码器信号输入等功能，驱动脉冲频率高达8MPPS、插补精度±5LSB。用于控制以脉冲序列方式输入的伺服电机、步进电机。
"中国芯"AFDX05，更加符合中国人的使用习惯。可以控制最多5轴的点位运动、连续轨迹运动、同步运动等应用。
2.2ARM32位单片机
CPU为S3C44B0X。32MFlash。脉冲方向差动输出驱动。60路光耦隔离输入42路集电极开路光耦隔离输出或36路光耦隔离输入20路集电极开路光耦隔离输出。5路步进/伺服电机脉冲光耦隔离输出，最高频率4MHz。32位逻辑位置和实际位置计数器。RS232通讯。硬件部分已模块化，无需任何硬件知识即可开发。
三、G代码五轴联动运动控制器的软件系统
3.1支持的G代码
G代码分组功能
*G001定位（快速移动）
*G011直线插补（进给速度）
G021顺时针圆弧插补
G031逆时针圆弧插补
G040暂停，精确停止
*G172选择X平面
G182选择Z平面
G192选择Y平面
G270返回并检查参考点
G280返回参考点
G290从参考点返回
G300返回第二参考点
*G407取消刀具半径补偿
G417左侧刀具半径补偿
G427右侧刀具半径补偿
G438刀具长度补偿＋
G448刀具长度补偿－
*G498取消刀具长度补偿
G520设置局部坐标系
G530选择机床坐标系
*G5414选用1号工件坐标系
G5514选用2号工件坐标系
G5614选用3号工件坐标系
G5714选用4号工件坐标系
G5814选用5号工件坐标系
G5914选用6号工件坐标系
G600单一方向定位
*G6415切削方式
G650宏程序调用
G6612模态宏程序调用
*G6712模态宏程序调用取消
*G903绝对值指令方式
*G913增量值指令方式
G920工件零点设定
*G9810固定循环返回初始点
G9910固定循环返回R点
3.2支持的M代码
M代码功能
M00程序停止
M01条件程序停止
M02程序结束
M03主轴正转
M04主轴反转
M05主轴停止
M06刀具交换
M08冷却开
M09冷却关
M18主轴定向解除
M19主轴定向
M30程序结束并返回程序头
M50备用输出1开
M51备用输出1关
M52备用输出2开
M53备用输出2开
M54备用输出3开
M55备用输出3开
M56备用输出4开
M57备用输出4开
……
M98调用子程序
M99子程序结束返回／重复执行
3.3宏指令编程
变量号变量类型功能
#0"空"这个变量总是空的,不能赋值。
#1~#33地方变量地方变量只能在宏中使用，以保持操作的结果，关闭电
源时，地方变量被初始化成"空"。宏调用时，自变量分
配给地方变量。
#100~#149
#500~#531公共变量公共变量可在不同的宏程序间共享。关闭电源时变量
#100~#149被初始化成"空"，而变量#500~#531保持数
据。公共变量#150~#199和#532~#999可以选用，但是当
这些变量被使用时，纸带长度减少了8.5米。
#1000~系统变量系统变量用于读写各种NC数据项，如当前位置、刀具补偿值
#2000~#2059IO输入60路光耦隔离输入信号
四、三轴铣床数控数控系统开发实例
4.1参数初始化。
以下参数，五个轴，每个轴的都有。
参数名称参数设置参数单位
脉冲当量P01=XXX.XXXXXX毫米
G00指令速度P02=XXXX毫米/分钟
G01指令速度P03=XXXX毫米/分钟
G02指令速度P04=XXXX毫米/分钟
G03指令速度P05=XXXX毫米/分钟
起始速度P06=XXXX毫米/分钟
加速时间P07=XXXX毫秒
正向软限位P08=XXXX毫米
负向软限位P09=XXXX毫米
反向间隙补偿P10=XXXX毫米
回零速度P11=XXXX毫米/分钟
手动速度P12=XXXX毫米/分钟
最大进给速度P13=XXXX毫米/分钟
系统总刀数P14=XX
M代码等待时间P15=XXXX毫秒
回参考点坐标P16=XXX.XXXXXX毫米
主轴编码器线数P17=XXXX(/R)
归零方向P18=X
换刀基准位P19=XXX.XXXXXX毫米
换刀安全高度P20=XXX.XXXXXX毫米
换刀间隔P21=XXX.XXXXXX毫米
换刀速度P22=XXX.XXXXXX毫米/分钟
最大行程P23=XXX.XXXXXX毫米
设置工件坐标系P25=XXX.XXXXXX毫米
4.2发送G代码，控制机床工作。如：
G54
M03X8
G0G90G17
G28
G00X-2.046Y59.111Z10.000
Z4.000
G01Z-1.000F300
G17
G02X1.245Y54.864I-54.422J-45.566K0.000F800
X2.203Y53.318I-15.407J-10.613K0.000
G00Z10.000
G91G28M09
五、小结。
基于该开放式五轴五联动数控系统平台做开发，只需要将G代码传送到这个平台，可以快速开发出一套基于国际标准G代码加工的专用数控系统。应用开发工程师在完全不需要了解硬件的情况下，集中精力做好特定的行业专用数控系统。降低数控系统的开发成本，促进数控机床的普及应用。