嵌入式数控系统是嵌入式系统在工业控制中的典型应用,它集机械制造、计算机、信息处理、自动控制等多种技术于一体。本文研究设计一种以S3C2410(ARM920T核)和FPGA为硬件平台的嵌入式数控系统。在嵌入式数控系统开发中,选择合适的操作系统至关重要。基于对常用操作系统的特性分析,本文选择Linux作为系统的软件平台,采用Xenomai作为其实时解决方案。并对Xenomai的实时性、多API、用户层实时的特点进行了研究,认为使用Linux+Xenomai操作系统作为嵌入式数控系统的软件开发平台具有显著优势。通过对数控系统的功能分析,完成了对嵌入式数控系统的硬件和软件的构建;其中,根据数控系统多任务和实时性特点,并结合Xenomai的用户层实时的优点,详细设计了软件任务模块的层次结构。分析了Qt/Embedded的优点并以此作为人机界面库;在已有C刀补算法基础上,推导了易于编程实现的刀补计算公式;讨论了译码、加减速控制、插补、位置控制等基本运动控制模块的编程实现方法;同时,设计实现了基于I2C通信的输入设备驱动程序。最后,介绍了嵌入式数控系统软件开发运行平台的构建流程。此外,还对Xenomai的实时性进行了测试。测试结果表明,在重载情况下,内核实时任务和定时器中断延迟集中在10μs以下,完全可满足数控系统的实时性要求。论文在完成实时操作系统移植、定制和测试的基础上,开发了本系统的大部分功能软件,为数控系统的后续开发和软硬件联调奠定了坚实基础。