嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着计算机软硬件技术的迅速发展，嵌入式系统技术日趋成熟和完善，其可靠性高、性能强、功耗低等优点促使它在工业控制、交通管理、环境检测等众多领域中获得了广泛的应用。随着这一发展，新一代微控制器在各方面性能上都有长足的进步，嵌入式处理器更加适合数控领域的开发。其稳定性高，没有对资源的过多占用，没有其他不相关硬件的干扰，从而使系统很纯粹地用于所需的加工控制；嵌入式微处理器的集成度高，片上集成多种功能模块，网络支持进一步完善，集成了更多种类的网络接口；微控制器和处理器开发手段和调试平台越来越完善，嵌入式实时操作系统的广泛应用，对微控制系统的开发提供了良好的任务管理平台和底层驱动平台，这为上层软件模块的可靠简便开发和管理提供了有力的保证。本文在研究嵌入式系统理论和柔性嵌入式数控系统理论的基础上，提出了基于嵌入式、开放性、网络化的数控体系结构，并给出了软硬件体系结构的设计。硬件结构以ARM及DSP构建系统的主控平台，配以系统所需的外围模块。软件系统以源代码公开的μC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为核心，开发系统所需的应用软件，将μC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统扩展为一个完整、应用的嵌入式数控系统。本文深入研究了μC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统在硬件平台上的移植及其占先式内核的任务调度原理，合理分配机床控制系统的管理任务，根据任务的要求赋予不同的优先级和调度时间，保证任务的执行效率和实时性。在此基础上，分析了NC代码的规则，结构和特点，开发出了一个快捷、通用的G代码解释器，同时研究了系统组成的相关问题；分析了FAT16文件系统的结构，参照FAT16文件系统的管理思路，设计了嵌入式文件系统以有效管理NC代码文件；深入研究了由ARM主控板、DSP运动控制板、键盘板、I／O控制板等装置组成的串口通讯网络可靠通信的模型及其通讯协议，开发了串口通讯网络通信软件，实现了实时监控体系。本系统克服了当前数控平台的缺陷，实现了系统的实时调度，提高了系统的可靠性和稳定性，实现了系统的多种网络支持，符合数控系统模块化、柔性化和网络化的发展需要。