基于DSP的激光打標(biāo)控制器設(shè)計

隨著激光打標(biāo)機應(yīng)用范圍的不斷擴大，對激光打標(biāo)的速度和精度要求也越來越高。TI(德州儀器)公司的TMS320F2812DSP，是專門為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計的高速處理器，應(yīng)用其來開發(fā)激光打標(biāo)控制器具有實際意義，文中設(shè)計的激光打標(biāo)控制器應(yīng)用前景廣闊。

1 控制器的工作原理

振鏡式激光打標(biāo)控制器上位機是安裝了打標(biāo)軟件的計算機，文字和圖形通過圖像處理成大量的打標(biāo)數(shù)據(jù)，并在打標(biāo)軟件界面上顯示出效果圖。打標(biāo)數(shù)據(jù)由USB總線傳輸?shù)綌U展存儲器RAM上，再由DSP按順序取出送入到D/A轉(zhuǎn)換芯片中，D/A芯片轉(zhuǎn)換后輸出-5～5 V的模擬電壓驅(qū)動掃描振鏡和控制激光電源的功率，并由一路GPIO(通用輸入/輸出)引腳控制激光能量的開關(guān)，x、y軸振鏡控制激光焦點在二維平面上有序移動來完成各種形式的文字、圖形打標(biāo)。

2 振鏡式激光打標(biāo)控制器的硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。振鏡式激光打標(biāo)控制器主要有USB通訊電路、擴展存儲器電路、D/A轉(zhuǎn)換電路和CPLD電路。

2.1 USB通訊接口

USB通訊模塊采用Cypress公司的CY7C68013，USB與DSP的連接方法有FIFO和GPIF兩種，在本系統(tǒng)中采用了FIFO方式，讀寫信號由CPLD和DSP提供。USB芯片的SLOE連接到DSP的外部中斷，其他控制信號由DSP通過CPLD譯碼后與USB芯片連接，DSP的數(shù)據(jù)線和兩路地址線直接與USB相連。

2.2 高速D/A轉(zhuǎn)換電路

數(shù)模轉(zhuǎn)換部分為控制器的關(guān)鍵部分。本系統(tǒng)中需要三路D/A，分別控制振鏡x軸和振鏡y軸以及激光功率。對于本系統(tǒng)AD7836的主要技術(shù)參數(shù)都符合要求：

(1)單片4路14位D/A轉(zhuǎn)換;(2)電壓輸出，最大電壓輸出范圍是±10 V;(3)輸出電壓的建立時間典型值為16 μs。

D/A電壓分辨率為：5 V/213=O.61 mV。雙極性和單極性電壓輸出相比電路省去了改變電壓極性的運算放大器，使電路得到簡化。

Ad7836支持與16位以上微處理器和DSP的接口，包括14位數(shù)據(jù)線，3位地址線A0、A1、A2，控制信號CS、CLR、WR、SEL。CS處于低電平是AD7836被選中;只有CLR處于高電平時D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器值才能控制模擬電壓輸出值;WR為低電平有效，可以聯(lián)合CS使數(shù)據(jù)寫入輸入緩存器內(nèi)。SEL為高電平時用戶設(shè)定的寄存器E值輸出到VOUT，故可接地。當(dāng)系統(tǒng)工作時，由于采用外部接口XINTF，對D/A芯片的操作和從SRAM中讀寫數(shù)據(jù)一樣，控制D/A芯片的外部接口2區(qū)的起始地址是0X08 0000。可以在程序中隨時改變相應(yīng)值來控制D/A轉(zhuǎn)換的電壓值，進而控制打標(biāo)點的位置。如要打標(biāo)圖片，則可以按逐行掃描的方式輸出各打標(biāo)點的位置和激光能量。

DSP與AD7836的引腳連接如圖2所示。