多模式多接口激光标控制软件的设与实现

论文摘要

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，我们开始研究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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 7 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的项目
• 附件