激光微加工系統及基于DSP+FPGA的控制單元的研究
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2.1 上位機軟件平臺
本上位機軟件基于Visual C++軟件平臺開(kāi)發(fā)，具有良好的圖形化界面，圖2為軟件界面。采用面向對象的設計思想，以功能模塊為單元的開(kāi)發(fā)，有利于程序的維護和升級。實(shí)現的功能包括：利用繪圖控件，在軟件窗口內繪制簡(jiǎn)單的加工圖形；實(shí)現圖形文件的解析，如dxf格式的文件，把圖形顯示在軟件窗口中；把圖形按照加工算法分解為直線(xiàn)段，生成本系統的加工數據；加工參數的設置和通信功能。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191783.htm
軟件在后臺運算中，以直線(xiàn)段為基本單位對圖形進(jìn)行分解。對于曲線(xiàn)，則先將其分為許多直線(xiàn)段的擬合，然后按照直線(xiàn)段進(jìn)行分解。加工路徑也有兩種選擇方式：可以按照手動(dòng)選取直線(xiàn)段的方式排序，也可按照系統默認路徑選擇算法，由里向外、尋找最短路徑的方式，規劃出加工圖形的加工路徑。將這些加工數據和設定的加工速度、激光能量、脈沖重復率等參數一起，根據預先設定的數據格式傳輸給下位機。
2.2 下位機硬件系統
下位機硬件系統是以DSP和FPGA為核心的控制單元。為了減少通信的數據量，上位機軟件平臺僅僅完成對圖形的簡(jiǎn)單解析，大量的數據處理工作由DSP來(lái)完成，通過(guò)對圖形數據和加工參數的接收處理，生成X/Y方向的速度、方向、加工時(shí)間(對應直線(xiàn)段的長(cháng)度)和激光的參數。FPGA用來(lái)實(shí)現對運動(dòng)平臺的控制。圖3為硬件系統的原理框圖。
DSP采用TI公司的TMS320VC5501定點(diǎn)型處理器。該芯片主頻最高為300 MHz，存儲空間為16 KB，支持SDRAM的接口和低內核電壓，內部集成2個(gè)乘法器，每個(gè)乘法器在單周期可執行17位的乘法運算，滿(mǎn)足微加工系統對數據處理方面的要求。DSP實(shí)現的主要工作：與上位機通信；對圖形數據進(jìn)行存儲與讀??；對圖形數據進(jìn)行計算處理，生成符合FPGA工作的加工數據格式；把加工數據存儲到FPGA加工數據區。
SDRAM用來(lái)存儲上位機發(fā)送來(lái)的動(dòng)態(tài)圖形數據。當開(kāi)始加工時(shí)，DSP從SDRAM中讀取圖形數據，按照步進(jìn)電機的控制算法，對每一條直線(xiàn)段進(jìn)行處理。同時(shí)通過(guò)RS232串口改變激光的工作模式、能量和脈沖重復率等參數，并控制激光器的出光。FLASH存儲器用來(lái)存放DSP程序，每次上電后，程序自動(dòng)由FLASH加載到DSP內存。CPLD作為DSP的橋路來(lái)連接其他器件。
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