基于DSP的激光打標(biāo)控制器設(shè)計(jì)

由于使用的振鏡的驅(qū)動(dòng)電壓范圍也是±5 V，在本系統(tǒng)中各通道的參考電壓VREF(+)和VREF(-)分別接±2.5 V。精確±2.5 V參照電壓在硬件電路設(shè)計(jì)中采用Microehip公司的專用2.5 V電壓基準(zhǔn)源MCPl525和OP運(yùn)算放大器MCP606。如圖3所示，+2.5 V的電壓基準(zhǔn)由MCPl525產(chǎn)生后，為了降低噪音，采用了RC低通濾波和MCP606，在這里MCP606作為電壓跟隨器使用。如圖4所示，-2.5 V電壓則由+2.5 V通過兩個(gè)等值電阻和MCP606構(gòu)成的分壓器產(chǎn)生。

AD7836和DSP的引腳電壓不同，故不能直接相連，系統(tǒng)中選用了SN74ALVCl64245芯片來隔離兩邊的數(shù)據(jù)總線。其輸出使能控制引腳OE1和OE2均接低電平，數(shù)據(jù)線的方向DIR1和DIR2都接高電平，保證芯片輸出端隨輸入端即時(shí)變化。

2.3 擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器用來暫存從上位機(jī)傳來的打標(biāo)數(shù)據(jù)，外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器采用IS61LV51216，為512 kB，16位的SRAM存儲(chǔ)器，共有19位地址總線，16位數(shù)據(jù)總線。本系統(tǒng)中SARAM存取時(shí)間為10 ns，CMOS工藝，3.3 V供電，輸入輸出為TTL兼容，適合作為DSP的外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器通過DSP的外部接口XINTF擴(kuò)展，采用F2812的/XZCS6AND7引腳作為片選，因此對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器映射的外部接口6區(qū)，地址范圍為0X10 0000～0X17FFFF。

2.4 CPLD系統(tǒng)

本系統(tǒng)中CPLD采用Altera公司的MAX3000A系列的EPM3256A芯片，CPLD的固件用軟件MAX+plusII設(shè)計(jì)。CPLD主要用來控制USB芯片的數(shù)據(jù)傳輸，并由其擴(kuò)展出中斷按鍵和液晶顯示模塊。另外DSP系統(tǒng)預(yù)留了多路GPIO接口，可以控制步進(jìn)電機(jī)組成的多維運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。通過預(yù)留GPIO口并使用CPLD芯片，使系統(tǒng)的可擴(kuò)展性增強(qiáng)。

3 控制器系統(tǒng)軟件開發(fā)

控制系統(tǒng)的軟件由兩部分組成，上位機(jī)采用可視化面向?qū)ο笳Z言VB 6.O設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)打標(biāo)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和打包傳輸，以及用戶界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互;下位機(jī)DSP由C/C++編寫系統(tǒng)程序，用TI公司提供的高效的C編譯器和集成開發(fā)環(huán)境：代碼工作室(CCS)來開發(fā)?？刂葡到y(tǒng)的主要流程圖如圖5所示。

圖5 控制系統(tǒng)的主要流程

打標(biāo)機(jī)開機(jī)后下位機(jī)程序根據(jù)用戶界面上參數(shù)對(duì)各芯片和存儲(chǔ)器的初始化，參數(shù)包括激光能量、掃描次數(shù)、文字填充方式等。然后等待上位機(jī)由USB接口傳送打標(biāo)數(shù)據(jù)，打標(biāo)數(shù)據(jù)先保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。這時(shí)無論從用戶界面還是鍵盤上發(fā)出開始打標(biāo)指令后，DSP從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中取出打標(biāo)數(shù)據(jù)，送入D/A芯片中。D/A芯片輸出相應(yīng)的電壓驅(qū)動(dòng)振鏡，直到完成本次打標(biāo)。相同的打標(biāo)圖形只需傳輸一次數(shù)據(jù)，從軟件或鍵盤上選擇開始加工按鈕即可。

在進(jìn)行圖形打標(biāo)時(shí)，導(dǎo)入圖形文件并作圖像處理后，轉(zhuǎn)化成打標(biāo)位置數(shù)據(jù);文字打標(biāo)時(shí)在VisualBasic中調(diào)用Windows API函數(shù)GetGly-phOutline得到文字的外形輪廓，可以進(jìn)行放縮、旋轉(zhuǎn)等操作而不影響文字顯示質(zhì)量，并通過DrawGlyph函數(shù)將其顯示效果在用戶界面上顯示。圖6是軟件用戶界面漢字的顯示效果。

4 結(jié)束語

文中介紹了一種基于TMS320F2812DSP的激光打標(biāo)控制器，采用了一個(gè)4路輸出的D/A轉(zhuǎn)換器來控制振鏡和激光電源，高性能D/A轉(zhuǎn)換模塊使激光打標(biāo)的速度和精度有較大提高，使用USB接口使打標(biāo)控制器可以即插即用，且提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。系統(tǒng)上位機(jī)用Visual Basic編程，下位機(jī)用C語言編程，程序移植容易。開發(fā)出的打標(biāo)系統(tǒng)在速度、精度上均達(dá)到了理想的效果。文中描述了軟硬件系統(tǒng)，對(duì)振鏡式激光打標(biāo)控制器的設(shè)計(jì)有普遍的參考價(jià)值。