随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。在机械的制造业中，单件以及小批数目生产的零件占零件加工总量的80%左右，为了实现多品种、小批量产品零件的自动化生产，一种以嵌入式为基础的数控系统应运而生，并以惊人的速度向前发展，成为一种灵活的、能适应产品频繁改型的新型开放式数控系统。因此，开发新型嵌入式数控系统成为本课题研究的主要内容。本文首先介绍了数控系统的基本概念和分类，以及数控系统的国内外现状和发展趋势，对数控系统的工作原理进行了分析，其中包括数控系统的加工流程、数控插补原理、刀具补偿原理和进给速度控制原理，然后结合国内外现有的较成熟的数控方案和嵌入式技术，提出了一种基于MCU和CPLD构架的数控系统，给出了本数控系统的硬件框图，并详细介绍了数控系统的硬件设计，包括数控系统主板设计、数控接口板设计和数控液晶驱动板设计，并对部分电路原理和接口进行了详细分析说明。其中主板系统采用STM32F13ZET6作为主MCU处理器，为其配备了SRAM和FLASH的存储电路，并通过FSMC总线与控制CPLD相连，实现对两轴伺服电机、主轴变频器、手轮和主轴编码器以及其它辅助设备的协调控制，本系统的X轴精度0.5μm，Z轴精度1μm，切削速度5~6000mm/min。然后给出了一种基于FSMC总线的STM32和CPLD之间的通讯模式，自定了本系统专用的CPLD寄存器地址协议，实现了数据的高速传输，大大提高了本数控系统的实时性。接着阐述了主控CPLD的逻辑设计，给出了各个模块的核心设计思想和实现流程，对关键技术的解决方法进行了详细的说明。最后介绍了本数控系统的调试平台，经过反复地测试和数据比较，本数控系统的精度完全可以达到工业机械加工的精度要求，速率方面也能满足当前的机械加工效率，且稳定性较好。该数控系统在经过一年又两个月的研发调试，系统稳定性和可靠性不断地改善，系统运行设置不断地优化，界面操作的人性化程度不断地提高。该构架的数控系统与以前的基于PC机的数控系统相比具有很高的性价比。如果该数控系统得以大范围推广，将产生可观的社会效益，为我国机械加工业做出贡献。