高档数控机床作为重要的工业制造设备,需要实现高速高精加工功能,多通道、多轴联动和复合加工功能。在数控系统和计算机之间建立高速实时数据传输通道是实现系统功能的重要保证。本文设计的目标是确保计算机与伺服单元的通讯能够满足数控系统实时性与可靠性的要求。设计一个应用于数控系统的工业以太网总线通信模块,并为上位机开发工业以太网驱动程序,为数控系统控制程序提供用于控制总线和传输数据的应用程序接口(API),而实现上位机与数控系统的高速可靠通讯。为了提高总线实时性,将使用RTX(Real-Time Extension)软件提供与windows兼容的强实时环境。研究工业以太网通用驱动程序的实时化方案,给出了工业以太网实时API的实现方法,编写符合标准的Windows驱动程序模型(WDM)的驱动程序,达到数控系统在通信方面的稳定性高、实时性强的要求。本文主要研究了工业以太网标准,包括工业以太网体系结构、协议的分层结构及通信模型,特别是TCP/IP协议。根据系统要求,设计工业以太网通信模块。之后分别从原理、特性和实际应用等角度详细分析了RTX实时环境。RTX作为Windows的子系统为那些具有强实时特性的Win32兼容的任务和线程提供了一种内核模式的可执行环境。另外,文中对数控系统的工业以太网前端通信模块作了详细的阐述。采用PCI-以太网接口卡作为上位机接口,设计专门的工业以太网前端模块作为伺服控制模块的接口。随后,本文重点研究了以太网协议,通过RTX提供的API函数对以太网芯片的寄存器进行直接的操作来实现数据的传输。验证了系统具有高可靠性和高实时性,足以满足高档数控系统的性能要求。