应用研究
事点
基于PCI和FPGA的激光打标控制卡的研究与设计
熊丽萍
（东莞职业技术学院电子工程系广东东莞523808）
摘要：为满足目前激光打标技术对速度和精度的要求，本文设计了一种新型的基于PCI总线，以FPGA为主控单元的振镜担描式激光打标控制卡，给出了整个控制卡的电路设计方案和配置调试结果，实验证明该运动控制卡运行稳定，能满足逆动控制的要求。
关键词：PCIFPGA运动控制卡中图分类号：TP273
文献标识码：A
1、引言
文章编号：10079416（2011)06002602
2.2PCI接口设计
鉴于PCI总线协议的复杂性，本文采用PLX公司生产的
激光打标是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性标刻。激光打标以其“打标速度快、性能稳定、打标质量好”等优势，获得了日益广泛的应用。PCI总线是一种高性能32/64位地址/数据复用局部总线。它具有传输速率快（可达132MB/s），低功耗，适应性强的特点"
本文结合了PCI传输和FPGA资源丰富、处理能力强、易扩展的优劳，设计了一种振镜扫描式激光打标控制卡，该控制卡将PC 机强大的信息处理能力与运动控制卡的运动控制能力相结合，由计算机完成打标插补运算后将打标数据通过PCI总线传输给运动
控制卡进行实时数/模转换，直接控制打标系统。 2、系统设计
2.1系统总体设计
激光打标系统主要由激光打标机、工作台和外部水冷系统三大部分组成。激光打标机包括控制柜和激光打标头，它们通过系统控制线连接/2
控制柜主要包括计算机与显示器、控制系统、激光器系统、光路传输系统、振镜扫描系统、F-透镜、电源系统和激光器冷却系统等部分。在激光打标系统中，我们把要打标的字符或图形输人到安装在计算机上的软件中，打标软件生成打标数据，然后把它们传输到运动控制卡中。
运动控制卡是激光打标系统的核心部分，本控制卡的工作原理就是：把上位机由打标软件生成的打标数据通过PCI总线传输到FPGA，FPGA负责接收PCI总线传输过来的数据，再把这些打标点的打标参数进行数/模转换输出去分别控制振镜的X轴和Y轴的偏转、激光的功率以及激光器的出光和关光，此外FPGA还负责电路的逻辑控制。
控制卡包括与计算机的通信接口电路、主控模块电路、逻辑控制电路、数/模信号转换电路等等，控制系统硬件结构如图1所示，系统主要包括PCI接口电路、FPGA配置电路以及D/A转换电路以及外围存储电路几部分。
PC PCI通信接口
电源系统光电隔离
限位开关
VO接口
FPGA主控模块外图存储（RAM+ROM）
→数字信号控制信号模报信号
.
IA特换运动控制卡
图1激光打标控制卡硬件结构框图
防方数据
电机驱动
PCI9052接口芯片来完成PCI总线接口的设计。PCI9052是一种功能强大、使用灵活的PCI总线控制器专用芯片，符合PCI局部总线规范2.1版，能够实现ISA.总线与PCI总线的平滑连接。本文设置PCI9052工作在ISA模式下，9052分别与PCI总线、局部总线相连，且相关引脚必须与兼容的串行EEPROM（文本使用93LC46）相连。
PCI具有一个独有的配置空间，对于9052，它的配置信息是通过申行EEPROM来储存并在芯片复位时进行加载的。串行EE-PROM的内容直接关系到9052能否正确的工作。本设计使用PLX 公司提供的PLXmon软件对EEPROM进行配置和读写，其中几个关键的配置信息和配置说明如表1所示图
表1PCI配置信息
地址 14H
28H 3CH
50H 5CH
数值
FFFF4001H 0000C001H 84032182H
0000D001H 00001000H
vas H
OKD E
CONEOIK PXCS
3 国
寄存器功能局部地址空间1的范围寄存器局部地址空间1的基址寄存器局部地址空间1的描述寄存器
片选1基址奇存器中断控制/肤态容存
器
R04
MKA
配置说明
空间大小为16K，映射
为I/O空间
空间1使能，基地址为
0xC000
局部总线1数据总线宽
度为8位
局部地址落在0xC000-0xD000之间时，片选
有效
不使用中断，ISA模式
使能 Hvra
TAG
H GD E
图2FPGA配置电路原理图