基于DSP的激光打標控制器設計

由于使用的振鏡的驅動電壓范圍也是±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計中采用Microehip公司的專用2.5 V電壓基準源MCPl525和OP運算放大器MCP606。如圖3所示，+2.5 V的電壓基準由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通過兩個等值電阻和MCP606構成的分壓器產(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變化。

2.3 擴展數(shù)據(jù)存儲器

存儲器用來暫存從上位機傳來的打標數(shù)據(jù)，外部擴展存儲器采用IS61LV51216，為512 kB，16位的SRAM存儲器，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的外部擴展存儲器。存儲器通過DSP的外部接口XINTF擴展，采用F2812的/XZCS6AND7引腳作為片選，因此對應于存儲器映射的外部接口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設計。CPLD主要用來控制USB芯片的數(shù)據(jù)傳輸，并由其擴展出中斷按鍵和液晶顯示模塊。另外DSP系統(tǒng)預留了多路GPIO接口，可以控制步進電機組成的多維運動控制平臺。通過預留GPIO口并使用CPLD芯片，使系統(tǒng)的可擴展性增強。

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，上位機采用可視化面向對象語言VB 6.O設計，主要負責打標數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和打包傳輸，以及用戶界面實現(xiàn)人機交互;下位機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

打標機開機后下位機程序根據(jù)用戶界面上參數(shù)對各芯片和存儲器的初始化，參數(shù)包括激光能量、掃描次數(shù)、文字填充方式等。然后等待上位機由USB接口傳送打標數(shù)據(jù)，打標數(shù)據(jù)先保存在數(shù)據(jù)存儲器。這時無論從用戶界面還是鍵盤上發(fā)出開始打標指令后，DSP從數(shù)據(jù)存儲器中取出打標數(shù)據(jù)，送入D/A芯片中。D/A芯片輸出相應的電壓驅動振鏡，直到完成本次打標。相同的打標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。

在進行圖形打標時，導入圖形文件并作圖像處理后，轉化成打標位置數(shù)據(jù);文字打標時在VisualBasic中調用Windows API函數(shù)GetGly-phOutline得到文字的外形輪廓，可以進行放縮、旋轉等操作而不影響文字顯示質量，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 結束語

文中介紹了一種基于TMS320F2812DSP的激光打標控制器，采用了一個4路輸出的D/A轉換器來控制振鏡和激光電源，高性能D/A轉換模塊使激光打標的速度和精度有較大提高，使用USB接口使打標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)上位機用Visual Basic編程，下位機用C語言編程，程序移植容易。開發(fā)出的打標系統(tǒng)在速度、精度上均達到了理想的效果。文中描述了軟硬件系統(tǒng)，對振鏡式激光打標控制器的設計有普遍的參考價值。