开放式数控系统可解决传统封闭式数控系统兼容性差、功能不易扩展、人机界面不灵活等问题,是现代数控系统的发展方向。论文紧跟嵌入式系统发展趋势,采用一种新的嵌入式系统设计技术——SOPC(片上可编程系统)开发了一种开放式数控系统硬件平台。本文研究了开放式系统的特征和体系结构,开发出基于NC嵌入PC的主从型结构的开放式数控系统硬件平台。作为主机的上位机采用通用工业控制计算机,主要负责系统的人机界面、文件管理等弱实时性任务;而作为从机的下位机则采用自主设计的基于SOPC技术的NC平台,负责系统的插补和运动控制等强实时性任务。整个系统层次清晰,并通过各种形式向外提供统一的规范接口,易于系统扩展;系统硬件平台具备可移植性、可扩展性、可操作性和可缩放性等特点,可根据不同用户的需求,迅速、高效、低成本地构建面向用户的控制系统。并行总线作为开放式数控系统各模块之间的数据接口,具有成本低、组态灵活等特点。开放式数控系统各个模块间通过并行总线接口可以方便、灵活地实现不同的组态,可有效增强硬件模块的灵活和兼容性。本文详细研究了几种并行总线接口的解决方案,分别开发ISA总线接口、PCI总线接口以及DMA通道传输。数据传输过程中通过双端口RAM进行数据交互,有效地实现上、下位机之间的实时数据通信。本文在SOPC解决方案中,利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP软核来构成Nios II嵌入式系统,对系统进行测试,验证了本系统方案设计的正确性和基于Nios II处理器实现可编程片上系统的可行性。尝试用新的SOPC技术,在软、硬件开发过程中,缩短设计开发周期,达到应用功能的快速实现,节约开发成本,优化性能和资源。