1　前言

   在計算機係統中，總線接口對整個(ge) 係統的性能和功能都有直接影響，有關(guan) 專(zhuan) 家預測，在下一世紀裏，串行總線將逐漸取代並行總線。

   在數控係統中，個(ge) 人計算機技術與(yu) 數控技術越來越緊密地結合，由此而產(chan) 生的具有開放性的PCNC數控係統，正在取代傳(chuan) 統形式的數控係統，並成為(wei) 市場的主流產(chan) 品。計算機總線結構的變革，必將影響數控係統的體(ti) 係結構，串行總線的應用將極大地改變現有的傳(chuan) 統數控係統的結構形式。

    2　串行總線的優(you) 點

   同並行總線相比，串行總線具有許多優(you) 點。串行總線連接引腳數量少，連接簡單，成本較低，係統可靠性高。串行總線對係統體(ti) 係結構具有重大的影響，它的應用有助於(yu) 數據流計算機體(ti) 係結構的實現。

    對於(yu) 高速計算機係統，串行總線比並行總線更容易使用。在並行總線中，傳(chuan) 輸數據的各個(ge) 位必須處於(yu) 一個(ge) 時鍾周期內(nei) 的相同位置，頻率越高，對器件的傳(chuan) 輸性能和電路結構要求越嚴(yan) 格，係統設計難度加大，致使係統成本提高，可靠性降低。相比之下，使用串行總線時，數據的各個(ge) 位是串行傳(chuan) 輸的。在串行總線設計時，既可以嵌入時鍾信號作為(wei) 同步信號，也可以采用鎖相環的時鍾恢複方式；同並行總線相比，串行總線的傳(chuan) 輸線效應比較容易處理，從(cong) 而降低設計難度和係統成本。

    另外，以串行信息包為(wei) 基礎的係統，不需要編寫(xie) 驅動程序。當斷開任何一根互連線，對全部信息包進行解碼時，串行總線將這些信息包移入存儲(chu) 器並中斷處理器，這是一種局部的中斷或事件。隨後微處理器將查看這些信息包，而不需要用驅動程序進行上述工作。係統將成為(wei) 一種信息傳(chuan) 遞係統，而不是事件驅動係統。

    外圍串行總線方式，如IEEE-1394/火線和USB(通用串行總線)，已能成功應用。某些供應商準備采用某種串行總線方式替代PCI(外圍器件互連)係統總線。例如，Intel公司在1998年秋季披露，下一代I/O(NGI/O)串行總線能替代個(ge) 人計算機中的PCI總線。

    為(wei) 了適應串行總線係統的要求，一些從(cong) 事前沿技術研究的計算機公司，如Mercury Computer Systems公司正在研究光學底板及光學接口等技術。可以預料，光學鏈路將會(hui) 在串行總線係統中發揮重要作用。

    3　國外數控係統總線接口的發展概況

    在數控係統行業(ye) 中，世界上最大的數控係統生產(chan) 廠日本FANUC公司最近推出的15i/16i/18i/21i係列數控係統，便是一種串行總線結構形式的數控係統。該係列數控係統以其獨特的結構、優(you) 良的性能引起了關(guan) 注。其中配備18i係統的鑽削中心已在我國銷售。
    根據日本FANUC公司提供的資料，我們(men) 以15i係統為(wei) 例進行簡要介紹。

    15i係統是目前世界上最高性能的CNC數控係統，最多可進行24軸控製，可控製5軸機床完成如航空部件，模具等零件的高速、高精度加工。插補精度為(wei) 1nm(被稱為(wei) NANO插補)，改進加減速控製(Fine HPCC)，適應高速、高精度加工的要求。

傳(chuan) 統數控係統和每台伺服單元相連都需要一根電纜線，係統連接比較複雜。15i係統與(yu) 各軸伺服單元是通過高速串行總線連接的，僅(jin) 需一根光纜就可以連接8台伺服單元。另外通過一根電纜即可與(yu) I/O模塊相連，I/O模塊可以擴展。操作單元采用14＂彩色液晶顯示觸摸屏，用戶的機床操作可在觸摸屏上進行，大大簡化了電氣配線，整個(ge) 係統連接非常簡單，從(cong) 而降低了成本和維修難度，提高了可靠性和靈活性。

    該係列產(chan) 品在市場中具有很強的競爭(zheng) 力，在未來幾年中FANUC i係列數控係統將逐漸取代FANUC 0係列數控係統，成為(wei) 該公司的主導產(chan) 品。

    1990年德國一些著名的CNC係統和伺服係統製造商，例如SIEMENS、BOSCH、AMK等公司，與(yu) 科研機構共同發起成立了SERCOS協會(hui) ，並製訂了串行實時通訊協議(Serial Real Time CommunicatiON Specification)，以便在德國建立一個(ge) 統一的CNC係統與(yu) 數字伺服係統接口標準，並開發相應的產(chan) 品。1992年4月，該協議已經被建議作為(wei) 新的德國標準和國際標準DIN/IEC44。目前該協議已經被歐洲主要CNC係統和伺服係統製造商所接受，引起國際同行業(ye) 的重視。THOMSON公司已經取得SERCOS接口硬件的生產(chan) 許可，生產(chan) 出SERCOS接口控製器SERCOS410A ASIC芯片，供CNC係統和伺服係統生產(chan) 廠家使用。1997年日本也成立了SERCOS協會(hui) 。

    另外，歐洲的一些公司已推出具有CAN總線接口的伺服控製單元，並投入實際應用。

    4　我國的現狀和對策

    在我國市場上，國外數控係統仍占統治地位，傳(chuan) 統數控係統還占據著市場的絕大部分份額，中國市場成為(wei) 其落後技術及庫存的傾(qing) 銷地。

    雖然中華Ⅰ型、航天Ⅰ型、華中Ⅰ型等PCNC係統相繼推出，但總體(ti) 設計仍未擺脫傳(chuan) 統數控係統的框架，成本較高，目前還難以取代傳(chuan) 統數控係統的市場地位。但隨著個(ge) 人計算機及網絡技術在數控係統中的應用，傳(chuan) 統數控係統不可避免地將被更具有競爭(zheng) 力的串行總線計算機數控係統(SCNC)所取代。串行總線計算機數控係統將成為(wei) 數控係統未來發展的方向，對串行總線係統結構的研究應引起我們(men) 的高度重視。

    在學習(xi) 消化國外先進技術的基礎上，盡快研究、建立有關(guan) 的標準和協議，選擇適用的實時操作係統，開發相應的數控軟件、串行接口芯片和伺服係統，推出我國自主版權的新一代數控係統，為(wei) 參與(yu) 國際市場競爭(zheng) 打下良好的物質基礎。

    5　結束語

    串行總線計算機數控係統(SCNC)是數控係統的發展方向，我們(men) 不能完全依賴國外進口，應加強對新技術、新方法的研究。國內(nei) 同行應團結一致，共同努力，聯合相關(guan) 行業(ye) ，尋求發展，振興(xing) 我國數控係統產(chan) 業(ye) 。