隨著激光打標機應(yīng)用范圍的不斷擴大，對激光打標的速度和精度要求也越來越高。TI(德州儀器)公司的TMS320F2812 DSP，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)激光打標控制器具有實際意義，文中設(shè)計的激光打標控制器應(yīng)用前景廣闊。

1 控制器的工作原理

振鏡式激光打標控制器上位機是安裝了打標軟件的計算機，文字和圖形通過圖像處理成大量的打標數(shù)據(jù)，并在打標軟件界面上顯示出效果圖。打標數(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。

2 振鏡式激光打標控制器的硬件電路設(shè)計

振鏡式激光打標控制器主要有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?？梢栽诔绦蛑须S時改變相應(yīng)值來控制D/A轉(zhuǎn)換的電壓值，進而控制打標點的位置。如要打標圖片，則可以按逐行掃描的方式輸出各打標點的位置和激光能量。

由于使用的振鏡的驅(qū)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(shè)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。+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。-2.5 V電壓則由+2.5 V通過兩個等值電阻和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(yīng)于存儲器映射的外部接口6區(qū)，地址范圍為0X10 0000～0X17FFFF。