基于PCI的激光标刻控制系统研究

1、基于PCI的激光标刻控制系统研究    摘 要：介绍一种基于PCI 0 引 言由于激光具有优异的单色性、相干性、方向性，同时具有很高的能量密度，因此广泛应用于材料加工。随着物品打标过程中对防伪、精度、 1 激光标刻控制卡设计激光标刻系统控制卡是整个控制系统的中枢，连接着控制软件与执行机构。控制卡结构如图1所示，包括基于PCI总线接口控制电路、本地逻辑控制电路及功能电路等3部分组成。PCI接口电路用于实现PCI总线逻辑到本地逻辑的转换。系统采用PLX公司PCI总线控制芯片PCl9052作为接口芯片，采用E2PROOM配置芯片作为HT93LC46。由于接口芯

2、片的丰富功能，简化了接口设计，使工作集中在本地逻辑设计上，采用WDM 11 基于IP核的固定频率PWM电路设计在CO2激光标刻设备中，控制卡通过PWM电路输出脉宽频率可调的控制信号对激 IP软核4 kHz的输出频率通过对33 MHz时钟8 196分频获得。8位的控制精度可实现占空比01的256级调节，其软核的原型符号如图2所示。其中，Load作为控制数据载入控制端，在该信号有效时，将8位控制数据IN7O载入内部控制寄存器。EN信号为输出有效信号，用于控制PWM输出，当该信号有效时，输出PWM。LCLKIN信号提供IP软核的工作频率，PWM输出信号的基频是由该信号分频得出的。软核内部控制语句如下

3、，其中PWMDATA为PWM波输出的控制逻辑，当其输出为高电平时，输出进行翻转。END IF;END IF；软核的仿真波形及示波器输出波形如图3所示。12 基于IP核的频率可调PWM电路设计频率、脉宽可调的PWM发生电路中原形符号如图4所示。其中，EN信号使能该器件；WR写信号与PFD0，PFDl及PCD0，PCDl配合，实现频率及脉宽控制字的写入，控制位宽为12位，实现4 096级调节。LclkIn为全局时钟信号，该信号来自8分频后的33 MHz的PCI接口时钟，因此IP核能实现1 kHz4 MHz的频率调节及0100内最大4 096级的占空比调节。8位数据宽度的DATAIn接El用于控制数

4、据的输入。IP核功能实现的程序如下：功能仿真波形如图5所示。采用IP核实现频率可调的PWM发生电路时对逻辑器件内部资源的消耗较大，相比之下，固定频率的IP占用的逻辑资源较少，因此更适合用于为激光器频率固定的应用场合提供高精度的脉宽调制。2 控制软件介绍针对板卡的调试及实际激光标刻系统的应用，分别开发了TestStar硬件板卡测试软件及LaserStar激光标刻软件系统。板卡功能测试软件能完成对板卡所有功能的测试。不仅提供通道选择功能，用于DA控制输出的测试；而且提供DI输入信号检测，DO输出信号测试；以及COUNTER计算器测试等功能。通过测试软件的设计，提高了系统设计的效率，同时可分开对各模

5、块的实际效能进行测试，及时发现各个模块设计的不足，使系统在实际标刻过程中更稳定。激光标刻软件系统可方便地编辑单线体文字、TTF文字、日期、时间、序列号；可自动进行图形对齐、圆形排版功能；可以用鼠标绘 系统可方便地修改标刻内容，设置标刻功率大小、速度快慢等控制参数。标刻线条流畅，深浅自如。用户还可设计特殊的防伪码，因为采用了数据加密技术，不同的用户即使都拥有标刻系统，也不能标刻完全一样的内容，使得系统具备良好的防伪标刻功能。系统标刻的实际标刻效果如图6所示。3 总结与展望基于计算机PCI总线设计激光标刻控制系统，提高了控制指令发送速度和控制精度。设计开发了Win-dows 2000xP下的WDM驱动程序；提高了系统的稳定性；减少了硬件兼容性及误操作造成的系统死机、蓝屏等现象。采用CPLD器件将本地逻辑处理及控制数据的存储等功能集于一身；采用Altera公司的硬件编程语言AHDL设计了IP软核；结合器件EPM7064SLC44-10实现固定频率及可变频率的PWM信号精确输出，减少了分离器件的使用，使系统模块化程度大大提高，简化了PCB布局布线，同时利于系统的升级和扩展。利用CPLD优良的加密性能，