振镜扫描式激光符号技能便是经过操控两片高速振镜的偏转角， 改动激光的传达方向， 经过F-Theata透镜在工件外表的聚集， 在工件外表作符号。与传统的符号技能比较， 它具有适用面广（对不同资料、形状的加工外表均合适） ， 工件无机械变形， 无污染， 符号速度快， 重复性好， 自动化程度高级特色， 在工业、国防、科研等许多范畴具有广泛的用处。高速高精度的振镜符号已成为当今符号职业的发展方向。
传统的振镜符号操控体系经过PC 机的串口、并口ISA 总线与单片操控板相连，这种方法接口简略、衔接便当， 开发费用低， 但因为传输速度低， 已不能满意现代数控体系的实时性要求。本文在激光符号操控技能方面进行了一些新的探究：运用PCI的高速数据传输和DSP高速数据处理才能，提出一种“PC机+PCI总线+DSP操控板卡”的方法，用于振镜符号操控体系，然后完成对符号操控的准确操控，进步操控功率，确保体系实时性。DSP操控板卡是整个体系的中心，它直接决议着体系的扫描速度和扫描精度，本文将侧重介绍该操控板卡的规划。
1 DSP芯片
DSP操控板卡的主芯片选用德州仪器公司C6000系列的高速数据处理芯片TMS320C6205。该芯片为高功能的定点处理器，主频可达200MHz，每个周期能履行8条32-bit的指令，处理速度可达1600MIPS；选用高功能的VLIW结构的TMS320C62xTM DSP核，有8个独立的功用单元，32个32位的通用寄存器；供给64K字节的内部程序RAM和64K字节的内部数据RAM；供给32位的外部存储器无缝接口，包含同步器材（如SDRAM、SBSRAM等）、异步器材（如FLASH、SRAM等）和可寻址52M字节的外部存储空间；供给灵敏的PLL、时钟发生器，可装备倍频值；供给契合PCI 2.2标准的PCI总线接口，直接完成芯片和PCI总线的桥接功用；供给两个32位的定时器；供给在线调试的JTAG鸿沟扫描接口。选用此芯片，能够完成高速的数据处理，确保体系作业的实时性，且因为带了PCI桥接功用，供给了和PCI总线的接口，经济牢靠。
2 硬件规划
2.1 结构框图
如图1所示为体系的硬件结构框图。DSP操控板卡经过PCI总线与PC机衔接，完成高速通讯。DSP处理模块为主操控模块，运用主频为200MHz的 TMS320C6205芯片作为主操控芯片。DSP处理模块充分运用了C6000系列DSP的快速核算才能和高精度定时器，能够确保振镜符号机进行匀速、高速符号，这些由PC机是没有办法做到的。DSP的外围电路包含存储模块、复位操控、电源操控、时钟体系、JTAG端口、数模转化模块、CPLD逻辑操控模块和光电阻隔模块等。其间存储模块包含FLASH模块和SDRAM模块，FLASH用来存储体系启动代码和软件代码，SDRAM用于供给软件运转时所需的额定存储空间。DSP操控板卡输出两路模仿量操控两块振镜的运动，输出Q开关操控信号以操控激光器的开关光，输入/输出16路光电阻隔信号用于功用扩展。
2.2 PC机与DSP的通讯
PCI 总线是一种不依附于某个详细处理器的部分总线。从结构上看，PCI是在CPU和本来的体系总线之间刺进的一级总线，详细由一个桥接电路完成对这一层的办理，并完成上下之间的接口以和谐数据的传送。办理器供给了信号缓冲，使之能支撑10种外设，并能在高时钟频率下坚持高功能。PCI总线也支撑总线主控技能，答应智能设备在需求时获得总线操控权，以加快数据传送。PCI总线比较起ISA总线，有传输速度快，传输量大的长处。
本体系选用TMS320C6205，该芯片自带了契合PCI2.2标准的PCI总线桥接功用，开发者免去了PCI协议的硬件和软件完成，给体系规划带来了便当，缩短了开发周期，也节省了开发费用。开发者只需将PCI插槽上的总线信号和DSP芯片上相关的PCI总线信号直接相连即可。带“金手指”的DSP操控板卡能够直接插在PC机的PCI卡槽中运用，完成PC机与DSP之间的通讯。PCI设备能够拜访一切的内部RAM空间、外设和外部存储器空间。
DSP操控板卡运用的PCI总线宽度为32为（3.3V），总线频率为33MHz，传输速率为33×32/4MB/s = 132MB/s 。此传输速率为整个体系能完成高速运转供给了确保。
2.3 CPLD逻辑操控
整个高速体系的逻辑操控是经过高速CPLD芯片来完成的。选用ALTERA公司的MAX7128E芯片完成，可用编程逻辑门为2500，宏单元数128，逻辑阵列块数8，用户可定义I/O脚100个，pin-to-pin延时为5ns。MAX7000系列器材能够经过编程器进行编程，也能够在线编程。本规划选用了在线编程（ISP）。ISP答应在规划开发进程中敏捷便当地重复编程，简化了制造进程，答应器材在编程之前就先装配到印制板上。
体系规划中LED信号灯、FLASH、DA芯片、16路I/O光电阻隔接口、模仿开关、Q开关、PWM输出、软件复位操控都运用了CE1空间的地址，为了避免这些器材的彼此搅扰，有必要对输入地址进行译码。经过判别输入到CPLD的PA［2：6］和PA［16：21］能够知道DSP正在拜访的地址区域，进行CE1空间的地址译码，然后发生相应的操控信号，以完成逻辑操控和时序操控。
CPLD上构建的寄存器的高地址都是相同的，命名为dsp_reg_addr，由Pa16“21构成，若Pa16”21设置为“111000”即表明地址0x0178xxxx。
低地址由Pa2“6构成，对10个寄存器寻址，地址对应联系见表1所示。
表 1地址分配表
2.4 数模转化模块
数模转化模块将DSP处理完的数字信号转化为模仿信号以操控两路振镜的偏转。因为现在对符号精度的要求越来越高，传统的8位数模转化器已无法满意用户的需求，因而本体系选用16位高精度数模转化器AD669芯片，如图2所示。AD669为16位并行输入，二级数据缓存结构。规划中将/L1信号直接接地设置为有用，经过操控/CS和LDAC信号别离操控一级缓存和二级缓存。操控振镜信号的电压规模为-10V～+10V，以符号100mm×100mm幅面巨细的标牌为例，精度可达100mm/216=0.0015mm，对应最小输出电压为0.00031V。
经试验发现，在上电时，AD669芯片的输出为一不可控量，会使振镜在上电瞬间有一个偏转，假使偏转起伏过大，长期运用会导致振镜的开裂。为了维护振镜，可规划一个模仿开关电路以操控AD669芯片上电时的输出，使其为0V。笔者将模仿开关放在AD669芯片的参阅电压输入端，经过CPLD完成对模仿开关的操控，来操控参阅电压的有无，然后确保在上电时振镜不偏转。
3 PCB规划
该操控板卡选用主频200MHz的高速DSP处理芯片，高速信号体系中，存在EMC问题，将影响体系的功能。为了规划出一块安稳，抗搅扰功能好的操控板卡，采取了以下办法
1、板层的合理组织
该操控板卡为六层板，板层规划为（从顶层到底层顺次）信号层-地层-电源层-信号层-地层-信号层。这样的板层结构组织，使每一个信号层和电源层都紧邻一个地层，给信号供给一个较短的回流途径。
2、时钟信号线的处理
PCI时钟信号的一半要靠反射波来进步，因而，时钟信号CLK走线长度近似为2500 mil，走蛇形线完成（此点在PCI2.2标准的走线要求中有明确规定）。关于DSP芯片，晶振电路尽量接近DSP芯片，且时钟信号尽量短。
3、SDRAM相关信号线的处理
SDRAM作业频率为100MHz，在高频下，信号的传输时刻和信号的走线长度有直接的联系，已不能疏忽此问题。因而SDRAM的数据线和地址线要等长走线，以确保信号传输的质量。别的，串扰和振铃问题在高频下也极易呈现，对SDRAM和DSP接口的操控信号和数据、地址总线信号，在源端串接匹配电阻以进步信号传输质量，确保SDRAM在高频下能正常作业。
4、数模电路的阻隔处理
操控板卡上有数字电路和模仿电路，在布局时，有必要考虑数模电路的阻隔问题，尽量将数字电路和模仿电路分块布局，避免数字信号走线跨过模仿电路区域，以避免两块电路间的彼此搅扰。别的数字电路和模仿电路经过0欧电阻一点共地。
5、电容的运用
在每个数字芯片的电源引脚周围放置一个1.01uF的去耦电容。
4 总结
本体系将高速PCI总线与C6000高速DSP处理器相结合，配以高精度的数模转化模块，完成了一套高速高精度的操控体系，并将其成功的运用到振镜激光符号体系。该体系充分运用了DSP的高速处理才能和内部的高精度定时器，分管了PC机的实时性使命，然后完成了PC机与DSP操控板卡的优势互补，完成了实时性符号，确保了符号质量的均匀性。本文还给出了DSP操控板卡在PCB
