袁小军 张李超 张楠

摘  要： 为了提高系统的兼容性、可移植性以及设备的网络化管理，提出并设计了一种基于FPGA的以太网激光振镜控制器。控制器采用FPGA作为主控芯片，利用FPGA并行执行的特性实现了对XY2?100协议的精确驱动，解决了在MCU的实现方案中，占用系统资源高和四路输出信号存在延时等问题。同时基于FPGA设计并开发了UDP模块和SDRAM模块用于数据的收发与缓存，以保证控制器稳定持续地输出控制信号。经测试结果表明：控制器能够精确控制振镜的转角，并且可以灵活支持异构的上位机环境，解决了传统基于PCI接口进行数据传输的振镜控制卡在硬件与软件兼容性上存在的问题，提高了上位机应用程序的可移植性。

关键词： 激光振镜控制器; FPGA; 协议驱动; UDP模块设计; SDRAM模块设计; 信号延时

中图分类号： TN249?34; TP23                     文献标识码： A                     文章编号： 1004?373X（2019）16?0159?05

在3D打印领域，振镜控制方案基本都采用德国ScanLab的RTC控制板卡，该控制板卡虽然功能强大，但同时价格也很昂贵。而且其使用传统的PCI接口来进行数据传输，一般情况下只在PC机上使用，因此就上位机硬件的兼容性而言，RTC控制板卡存在明显的局限性。此外ScanLab只提供Windows平台下的驱动程序，所以决定了基于RTC控制板卡开发的应用程序的不可移植性[1]。现阶段XY2?100协议的实现方案中，廖平等提出基于STM32定时器中断并通过I/O口模拟的方案系统，系统将以4 MHz的频率不断响应定时器中断，导致占用系统过多资源，无法有效处理控制模块[2]。王文毅等提出基于DSP的I/O模拟方案，从给出的示波器输出图来看，其实现的XY2?100协议的频率并未达到2 MHz，故使得振鏡扫描频率降低[3]。……