《自动化与仪器仪表》2014年12期(总第182期)
基于XY2—100协议的振镜控制转换板的设计与实现木
王文毅,吕勇,
(北京信息科技大学
陈青山,孔凡辉
北京,100192)
摘要:目前业界多数激光扫描振镜控制板需要连接Pc在windows操作系统下工作,为进一步提高激光扫描系统的实
时性和集成性,设计了一种基于xY2.100协议的以DsPF2812为核心处理器的振镜控制转换板。通过DsP的I/0端口来模拟
产生振镜控制需要的四路信号,通过串口与A蹦嵌入式系统通信。制作了振镜控制转换板并搭建嵌入式振镜运动测试实验
系统,测试结果表明,系统可控制振镜在x、Y轴方向运动,输入控制量范围为O-65535,振镜的扫描范围为(·28。,+280),每秒钟
可执行2万次振镜偏转,输出控制量准确。
关键词:激光扫描振镜;振镜控制转换板;xY2—1
oo协议;嵌入式系统
DOI编码:10.14016巧.c11l【i.1001·9227.2014.12.147
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system
中图分类号:TP376
文献标识码:B
文章编号:1001_9227(2014)12—0147一03
0
引言
振镜扫描是激光扫描技术应用最广的一种扫描方式,振镜
扫描在激光打标、激光雕刻、激光微焊接、激光精跟踪、激光
演示、舞台灯光控制、生物医学、半导体加工等领域的应用都
很广泛ol。振镜扫描,是指振镜电机带动反射镜偏转,进而带动
激光光束在扫描平面上移动,进行扫描翻。在振镜的运动控制
中,xY2—100协议作为数字化激光扫描振镜的接口定义及通信
协议被广泛地使用【3-。目前,业界大多振镜激光扫描控制系
统,控制数据完全由软件产生。经PC机定时器中断后送出,
系统cPu资源占用率高且由于Pc机操作系统是非实时性系
统,可能造成扫描不均匀等问题Ⅲ。
本文针对上述问题,根据xY2—100协议的数据结构,采用
TI公司针对控制领域推出的高性价比的处理器DsP
F2812作为
核心处理器,配合DsP
F2812丰富的外设功能接口,设计了一
种基于xY2一100协议的振镜控制转换板。
1
XY2—100协议
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规律
和约定。在振镜的运动控制中xY2—100是数字化激光扫描振镜
的接口定义及通信协议。xY2—100协议包括四路信号:
收稿日期:2014_lO-07
t基金项目:
北京市优秀人才培养资助项目
(2013D(105007000007);北京市属高等学校青年拔尖人才培育计划项
目项目(CIT&TCD201404124);北京市教育委员会科技计戈ll面上项目
(KM201311232006)
作者简介:王文毅,男。辽宁沈阳人,硕士。
sENDcK(时钟信号)、sYNc(同步信号)、cHANNEL)((x通
道数据)、cHANNELY(Y通道数据)。这四路信号是一种同步
串行传输的过程,数据时序结构如图l所示。
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图1
\Y二1…协议数据时i}结陶
sENDcK信号是一个频率为2MHz的时钟信号,当它从低
电平到高电平时,数据位被写入,当它从高电平到低电平时,
数据位被反射系统采样;sYNc信号用于提供数据转换的同步
信息,当它从低电平到高电平时第一位数据被发送,从高电平
到低电平时最后一位校验位被发送;CHANNELx,Y是数据信
号,它有20位组成,其中c2、C1、C0是振镜运动方向值,参
考值为001,D15一D0是数据位,它是16位的二进制数,用来
控制振镜转过的角度大小;最后一位是偶校验位,当发送的数
据中有偶数个“1”时,对应的校验位为“O”。当发送的数据
中有奇数个“1”时对应的校验位为“l”。
2
振镜控制转换板硬件设计
根据xY2一100协议设计的振镜控制转换板包括主机板、协
议转换接口和通信接口。振镜控制系统结构如图2所示。
147
万方数据