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引言

振鏡掃描式激光標(biāo)記技術(shù)就是通過控制兩片高速振鏡的偏轉(zhuǎn)角, 改變激光的傳播方向, 經(jīng)過F-Theata透鏡在工件表面的聚焦, 在工件表面作標(biāo)記。與傳統(tǒng)的標(biāo)記技術(shù)相比, 它具有適用面廣(對(duì)不同材料、形狀的加工表面均適合) , 工件無(wú)機(jī)械變形, 無(wú)污染, 標(biāo)記速度快, 重復(fù)性好, 自動(dòng)化程度高等特點(diǎn), 在工業(yè)、國(guó)防、科研等許多領(lǐng)域具有廣泛的用途。高速高精度的振鏡標(biāo)記已成為當(dāng)今標(biāo)記行業(yè)的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的振鏡標(biāo)記控制系統(tǒng)通過PC 機(jī)的串口、并口ISA 總線與單片控制板相連，這種方式接口簡(jiǎn)單、連接方便, 開發(fā)費(fèi)用低, 但由于傳輸速度低, 已不能滿足現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。本文在激光標(biāo)記控制技術(shù)方面進(jìn)行了一些新的探索：利用PCI的高速數(shù)據(jù)傳輸和DSP高速數(shù)據(jù)處理能力，提出一種“PC機(jī)+PCI總線+DSP控制板卡”的方式，用于振鏡標(biāo)記控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)記控制的精確控制，提高控制效率，保障系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。DSP控制板卡是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它直接決定著系統(tǒng)的掃描速度和掃描精度，本文將著重介紹該控制板卡的設(shè)計(jì)。

1 DSP芯片

DSP控制板卡的主芯片選用德州儀器公司C6000系列的高速數(shù)據(jù)處理芯片TMS320C6205。該芯片為高性能的定點(diǎn)處理器，主頻可達(dá)200MHz，每個(gè)周期能執(zhí)行8條32-bit的指令，處理速度可達(dá)1600MIPS；采用高性能的VLIW結(jié)構(gòu)的TMS320C62xTM DSP核，有8個(gè)獨(dú)立的功能單元，32個(gè)32位的通用寄存器；提供64K字節(jié)的內(nèi)部程序RAM和64K字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM；提供32位的外部存儲(chǔ)器無(wú)縫接口，包括同步器件（如SDRAM、SBSRAM等）、異步器件（如FLASH、SRAM等）和可尋址52M字節(jié)的外部存儲(chǔ)空間；提供靈活的PLL、時(shí)鐘產(chǎn)生器，可配置倍頻值；提供符合PCI 2.2規(guī)范的PCI總線接口，直接實(shí)現(xiàn)芯片和PCI總線的橋接功能；提供兩個(gè)32位的定時(shí)器；提供在線調(diào)試的JTAG邊界掃描接口。采用此芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)高速的數(shù)據(jù)處理，保證系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性，且由于帶了PCI橋接功能，提供了和PCI總線的接口，經(jīng)濟(jì)可靠。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)框圖

如圖1所示為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。DSP控制板卡通過PCI總線與PC機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)高速通信。DSP處理模塊為主控制模塊，使用主頻為200MHz的 TMS320C6205芯片作為主控制芯片。DSP處理模塊充分利用了C6000系列DSP的快速計(jì)算能力和高精度定時(shí)器，能夠保證振鏡標(biāo)記機(jī)進(jìn)行勻速、高速標(biāo)記，這些由PC機(jī)是沒有辦法做到的。DSP的外圍電路包括存儲(chǔ)模塊、復(fù)位控制、電源控制、時(shí)鐘系統(tǒng)、JTAG端口、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、CPLD邏輯控制模塊和光電隔離模塊等。其中存儲(chǔ)模