根据激光加工系统的工作特性和要求，将TMS32028335 DSP芯片用作主控制芯片，以处理加工数据以实现插值算法。FP2芯片EP2C8Q208C8N作为辅助芯片，FPGA芯片中的FIFO缓存用于信息处理，以更好地满足激光加工系统的实时性，最终实现控制器的设计。
调多轴运动并实时监视系统状态，并且可以独立于PC执行。CNC激光加工系统中，运动控制器的设计占有极其重要的位置，其性能会影响零件的加工质量。今激光数控处理系统中的大多数运动控制器都采用“ PC 运动控制卡”模式[1？ 2]。是，这种激光加工系统的控制器是由PC通过ISA总线或PCI本地总线直接控制的，这意味着激光加工系统过于依赖PC，因此激光加工系统与无法正常工作的PC分开。外，这种激光加工控制器的运动控制模块和激光系统状态监视模块是分开的，并且集成度不高。了克服现有激光系统控制器的缺点，取决于现有的控制器模式-“ DSP FPGA”模式[3？ [7]，作者使用TI的TMS320F28335和ALTERA的EP2C8Q208C8N来实现高度集成，同时它可以独立于PC的集成激光控制器运行。成控制器系统的硬件平台主要包括：主控制模块，通讯接口模块，外部扩展存储模块，DAC模块，机构状态监视模块，接口模块。
机控制信号。统可以在手动模式和自动处理模式下运行，当系统在手动模式下运行时，控制器通过CAN总线从PC或工业触摸屏接收操作命令，以定义和控制相关参数。控对象；当系统在自动处理模式下工作时，控制器通过CAN总线从PC接收处理数据，并根据处理信息进行速度处理和插补算法计算，从而生成插补脉冲到运动执行单元和激光器的功率控制信号。外，在接收到处理数据后，控制器可以独立于PC正常运行。央系统芯片采用TMS320F2833，带有C2000的TI系列的32位浮点数字处理单元和ALTERA的EP2C8Q208C8N。DSP主要对处理数据进行算术处理，定义被控对象的参数并产生控制信号。时，FPGA使用内部FIFO缓冲和输出由DSP处理的内插脉冲信息，恒温阀芯并监视系统状态信号并执行任何其他相关的逻辑检查。中，DSP和FPGA通过XINTF接口交换信息，系统架构如图1所示。MS320F28335是带有TMS320C28X系列TI 32位浮点处理单元的控制器。
使用高性能静态CMOS技术，最大主频率为150 MHz，相应的指令周期为6.67 ns，功耗低（基本电压为1.8 V，端口电压为d （通用的3.3V I / O），哈佛总线体系结构，统一的存储器编程模型，具有中断响应和快速处理功能，具有16位或32位外部接口（XINTF），范围为2 M×16 b寻址，可寻址空间达到4 M×16 b，片上FLASH为256 K×16 b，片上外围资源丰富等。[8]。DSP模块的外围电路主要包括电源电路，存储器扩展，通信接口，与FPGA的连接接口和DAC电路。了满足主控制芯片DSP的功率要求，TI DSP使用双电源，其基本处理器电压为1.8 V，接口电压为3.3V。源要求，TPS767D301芯片用于电源模块的设计中，以转换5 V电压以获得1.8 V和3.3 V的电压提供给DSP内核和I / O芯片和DSP扩展。有，A0515S？ 2W用于将5 V转换为±15 V，为DAC7724芯片供电，AD578用于将±15 V转换为±10 V，为DAC7724提供基准电源。统在处理处理数据时会生成大量临时数据。果此数据由DSP芯片上的RAM承载，则会增加DSP的负载，因此CY7C1061AV33？ CYPRESS 10ZXI用于扩展系统数据存储空间，将其地址映射到DSP的ZONE7。CY7C1061AV33？ 10ZXI是高性能的1M×16b CMOS静态存储器，可以基本满足系统的数据空间要求。于系统中有大量的处理信息数据，为了实现激光系统的连续处理，TMS320F28335的SPI接口用于扩展256 MB串行闪存MX25L25635E。
MX25L25635E是MACRONIX的SPI总线接口，可以配置为4条标准线。常读取速度达到50 MHz，工作电压为2.7至3.6 V，可擦除/可编程次数为100，000。信接口包括RS 232接口和通信接口。CAN总线。RS 232接口用于定义和调试激光参数。MAX232ACPE芯片用于获得从TTL电平到RS 232电平的转换。统使用CAN接口与PC进行通信。讯方面，CAN总线强大的抗干扰能力保证了数据传输处理的可靠性[9]，选择了TJA1050芯片作为CAN收发器。于激光能量控制需要模拟电压作为控制信号，并且TMS320F28335内部没有D / A转换模块，因此芯片输出只能是’数字量，因此必须为控制器提供D / A模块以完成控制器上的数字量。换为模拟。择了TI的DAC7724企业模型D / A转换芯片。芯片是一个12位4通道并行D / A转换器的转换过程。立时间为10μs，可以满足控制精度和实时性的要求。过TMS320F28335的XINTF接口连接FPGA I / O，将寄存器映射到FPGA内部DSP的ZONE0，以便TMS320F28335可以像在芯片上的外设一样方便快捷地访问FPGA。
FPGA和DSP之间的连接如图2所示。
EP2C8Q208C8N是ALTERA系列的低成本Cyclone FPGA之一，主要用于成本敏感型系统的设计。Cyclone®系列FPGA基于SRATIX工艺架构，包括锁相环和内部RAM模块。EP2C8Q208C8N包含8，256个逻辑单元（LE）； 138个通用I / O； 36个内置的M4K RAM（每个RAM块具有4，608位），可以实现真正的双端口，单双端口，单端口和FIFO RAM，可以支持移位寄存器和ROM模式[10]。FPGA实现的主要功能模块是：系统状态监视模块，代码盘反馈模块，数据接口模块和地址解码模块。用FPGA可以简化外围电路的设计，同时可以解决由于TMS320F28335无法与5 V器件兼容（3.3 V电源）而导致的逻辑级不兼容问题。统状态监视主要监视各种系统规格的电源状态和机械机构的极限状态；在该模块中，为了消除由于抖动和干扰引起的判断错误，输入信号首先由FPGA Retard内部的触发器实现。检测到警告信号时，FPGA通过触发外部DSP中断向主控制单元发出警告。码器轮反馈模块主要完成对错误计数的消除，计数以及运动轴的运动距离的记录。了消除由抖动和干扰引起的计数误差，有必要通过FPGA内部的触发器延迟输入信号，然后计数并记录轴的位置根据信号的上升沿移动。据缓冲区模块主要使用FPGA内部的M4K来实现FIFO缓冲区[11]，该缓冲区用于在DSP模块的同步信号的控制下，对DSP模块处理的插值信息进行缓冲。
DSP，将缓冲的脉冲信息发送到监视对象。此，它可以实现系统处理的连续性和实时性。FPGA主要使用来自控制器主控制芯片的地址信号对相应的外围芯片进行解码，同时控制各运动轴的脉冲发生模块并根据其存储返回信号。码。之，图3给出了可用FPGA内部结构的框图。
制器的软件设计主要完成对处理指令的分析，从PC接收处理数据并对数据进行算术处理。
理以实现插值算法[11？ 12]。FPGA的FIFO中有缓冲区空间时，将对其进行处理，并将正确的内插脉冲信息写入FIFO缓冲区。时，一旦系统出现故障警告，就会对故障信息进行相应的分析和处理，并将系统状态和故障警告信息发送回PC和屏幕工业触摸屏通过CAN接口向用户及时显示故障信息及其软件过程，如图4所示。统设计充分利用了TMS320F28335数据操作和硬件功能的高效处理FPGA灵活，并基于DSP和FPGA设计了激光加工系统控制器的硬件平台，并实现了相应的软件设计。前，该控制器已在实验室中成功开发为激光处理系统。验表明，该控制器设计方案大大提高了控制系统的执行速度，集成度高，可以独立于PC正常运行。
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