多模式多接口激光标记控制软件的设计与实现

摘要

激光技术近年来发展迅速,其应用在工业、医疗、军事、商业等领域越来越广,激光标记作为激光技术的一个重要分支,以其无接触、无损耗、无扰动、无变形、无污染,而且加工效果好、易于自动化控制等特点,在标记领域得到了快速的发展。随着激光标记技术更加深入和广泛的使用,越来越多的应用场景要求激光标记设备能够更加小型化和便携化。在这种情况下,研究USB接口的激光标记控制板卡。与内置于计算机主机中的PCI接口板卡相比,USB是外置接口,能够做到控制卡与计算机的分离,能够使用笔记本电脑等多样化的选择。厂商通过减少集成的计算机,可以降低整体制造成本。
　　本文介绍了USB与PCI接口的特点,比较了两者的不同之处,根据USB的特点对系统进行了总体设计,对USB模块的设计、器件选型和实现方式进行了详细的讨论和说明。分析了USB的软件协议栈和设计结构,说明了固件程序和DSP程序的设计与实现方法。
　　在软件系统中,为了保证产品的后向兼容性,还使用Windows的DLL机制设计实现了硬件抽象接口层,隐藏了PCI和USB两种板卡接口的差异,对上层软件模块提供了统一的板卡操作接口,使得软件能够兼容PCI和USB两种板卡的控制。另一方面,在软件中设计并实现了新的数据结构,统一了原来由多个软件实现的平面标记、旋转标记、飞行标记三种标记模式,以及YAG、CO2和光纤三种激光器的控制,大大简化了软件的操作,避免了维护多个软件版本的不便。
　　本项目完成的硬件电路、嵌入式DSP软件和上位机控制软件的设计与实现均遵守业界的最新标准,有一定的通用性,对同类项目具有较好的参考价值。

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图目录

表目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究内容及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文组织结构

2 相关技术简介

2.1 激光标记技术简介

2.2 振镜控制系统简介

2.3 激光标记的分类

2.4 数据传输接口简介

2.5 PCI接口的特性及分析

2.6 USB接口的特性及分析

2.7 本章小结

3 USB物理接口及下位机程序设计

3.1 USB接口方案的选型

3.2 下位机硬件结构设计

3.3 下位机软件结构设计

3.4 下位机USB数据传输通道的设计

3.5 USB固件程序设计

3.6 本章小结

4 上位机软件设计

4.1 原软件设计及兼容性问题

4.2 上位机软件整体设计

4.3 多板卡的抽象接口设计

4.4 USB数据传输协议设计

4.5 USB数据包下发队列

4.6 消息上传

4.7 上位机软件其他模块设计

4.8 本章小结

5 系统测试

5.1 功能测试

5.2 标记速度测试

5.3 压力测试

5.4 异常测试

5.5 本章小结

6 全文总结

致谢

参考文献

附录