专利名称：在线激光打码机远程控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光打码机的远程控制技术，具体涉及一种在线激光 打码机远程控制器。
背景技术：
传统的产品及包装编码与标记技术是使用油墨、传输编码或贴标，包 括热传输打码机、机械压印系统、喷墨打印系统和打印-贴标系统。尽管他 们各有所长并均有各自特定的应用领域，但是激光打码作为一种新的技术 进入编码与标记行业，为制造商提供了又一个选择。
激光打码是利用高能量密度的激光束对目标作用使目标表面发生物 理或化学的变化从而获得可见图案的标记方式。激光打码技术用烧灼和蚀 刻的工艺。烧灼是将印刷包装上的表层如油墨去除，该过程使用恰如其分 的能量使油墨中的水分挥发，将油墨从基质上烧蚀掉。蚀刻是使用适量的
激光能在PET (如汽水瓶)、PS和PP等材料上熔蚀或者蚀刻出一个细槽。 烧灼和蚀刻技术所产生的编码都是高质的、永久的、瞬时的。
在各种打码方式中，振镜式打码因其应用范围广，可进行矢量打码， 也可以标记点阵字符，且标记范围可调，标记速度也较快，因而己成为目 前打码方式的主流。
现有的激光打码机一般采用计算机来控制。采用歩进电机控制振镜偏 转，电压信号决定其偏转角度，-5￥偏转到负方向最大，+5￥偏转到正方 向最大。-5V— +5￥之间偏转角度与电压成正比，需采用模拟信号对其进 行控制。计算机输出的是数字信号，所以采用数模卡将数字信号转换为模 拟信号。目前常用数模卡的电压输出范围都有-5V— +5V，所以一般数模卡均能满足要求。但是数模卡有一定的输出精度，有8位、10位、12位 及16位等，其输出信号精度直接影响到振镜的控制精度。
现今的振镜扫描式激光打码系统，其控制系统的硬件电路都是基于计
算机ISA总线或PCI总线而设计的控制卡，将控制卡安装在计算机主板的 ISA总线或PCI总线扩展槽中，给整个系统的稳定运行带来影响，降低了 打码系统的稳定性；激光光源产生的强电磁干扰也很容易影响振镜控制电 路。而基于单片机的激光打码控制器虽然成本低、运行可靠，但由于其存 储容量有限、运算速度慢，只能进行一些简单的插补算法，限制了它的应 用范围。申请号为"200610125131.8"的实用新型专利公开了一种"基于 USB接口的打码控制器"，既能与计算机联机使用，又能脱离计算机单独 使用。当打码内容复杂数据量大时，控制器与计算机联机使用，插补处理 由计算机来完成；当打码内容简单时计算机将插补处理后数据通过USB 送入控制器存储器，由单片机控制来完成打码。由上可见，这个实用新型 仍需依赖计算机的文本编辑能力、运算处理能力和控制作用来完成打码任 务，控制系统的体积、成本依然很大。
实用新型内容
本实用新型为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种节约成 本、稳定性高、体积小的在线激光打码机远程控制器。这个激光打码机可 以完全脱离计算机使用，而通过这个远程控制器，用户就能完成打印文本 的编辑和机器参数的修改工作，即通过控制器就可以完全控制整个打码 机。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现本在线激光打码机远程 控制器，其特征在于包括ARM微处理器、LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC 口、 RS232驱动模块、闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM 和外部总线扩展，ARM微处理器分别与LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC 口 、RS232驱动模块连接，ARM微处理器通过总线分别与闪存FlashROM、
4存储器SRAM、存储器NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。 所述矩阵键盘为4X4矩阵键盘。 所述LCD显示屏为240 X 128单色LCD显示屏。 所述DSPC 口与打码机的主控单元连接。
所述DSPC 口与主控单元的DSP微处理器的HPI 口通过HPIB接口连接。
本在线激光打码机远程控制器的工作原理如下
远程控制器采用以ARM微处理器为核心的嵌入式系统，构成激光打 码机的人机界面，负责激光打码机系统参数的设定，以及打码内容和格式 等的输入，并与打码机主控单元通信实现激光打码机的远程控制。通过 HPI 口可以实现主控单元DSP微处理器与远程控制器内ARM微处理器的 通信，当远程控制器把打码机参数设定后或打码文件编辑后通过两者通信 可以实现信息的传递。
ARM微控制器通过扩展LCD显示屏和矩阵键盘来完成用户操作交互 输入输出。ARM微处理器与DSP微处理器的沟通接口是透过HPIB (Host Port Interface Bridge)接口来连接的，ARM微处理器与DSP微处理器的 16位并行接口 HPI 口相连，可以直接高速访问DSP微处理器的内部存储 空间，包括闪存Flash ROM、存储器SRAM和存储器NVSRAM，来完成 ARM微处理器与DSP微处理器双核的双向通信，即ARM微处理器向主 控单元传输打码文件和打码机系统参数修改等信息，主控单元把打码机在 线运转状况反馈给ARM微控制器并在LCD显示屏显示出来以提醒用户， 如当前打码的文件名，当前已完成打码的产品数量，当前生产线移动速度 等，尤其重要的是当出现故障时，主控单元将对远程控制器通信以便及时 产生报警信号通知用户。RS232驱动模块用于与台式机或手提PC相连进 行数据上传或下载。闪存FlashROM、存储器SRAM和存储器NVSRAM 用于扩展ARM微处理器的存储空间，保存控制参数和打码数据、图样等文件。外部总线扩展预留总线接口，为扩展USB接口和网络接口做准备。 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点
本在线激光打码机远程控制器可用于金属材料和非金属材料表面雕 刻，通过激光与物质的作用，在物体表面形成清晰的编码或标记，并且能 够方便快捷地对编码的内容进行制作、编排、输出和更改，进一步满足在 线打码的需要。与其它的打码技术相比，激光打码无油墨，干净无污染， 无耗材成本，维修费用低，系统误工时间短，而且激光打码技术的标记清 晰、瞬时和永久。
基于ARM微处理器的嵌入式远程控制器可以完成编码文件内容的编 辑、修改和保存，以及打码时激光参数的设定等工作。通过ARM微处理 器与主控单元的双向通信可以完全实现激光打码机的人机交互，极大的方
便了激光打码工作人员的操作。系统采用ARM微处理器+DSP微处理器 的控制模式，在这里ARM微处理器是主处理器，负责系统控制与外围， 而DSP微处理器是副处理器，负责完成计算密集型操作，即快速地完成大 量的数据处理任务。这种激光打码机完全不依赖计算机或者工控机控制， 而是以双处理器控制模式来取代，这样控制系统的成本大大降低，且体积 小，重量轻，性能高，结构紧凑，灵活方便，具有良好的可扩展性、灵活 性、稳定性、实时性和低功耗性的优点。本实用新型的在线激光打码机远 程控制器，是这个打码机的人机接口单元，通过它可以不仅可以完成整个 打码机系统参数的设定，包括激光器的开关，激光的功率，打码速度，打 码方式的选择，即静态打码还是动态打码，等等，还能编辑打码文件，如 字体大小，字形，自动生成日期，序列号自动递增等等。
与传统的激光打码机相比，本实用新型用远程控制器控制方式取代了 PC机控制方式，节省了用PC机控制的成本，减小了整个打码机的体积， 机器变得轻巧灵活，可以方便地拆装搬移，适应于许多行业产品的生产包 装线上，并能极大地提高生产线上商品在线打码的效率，具有广泛的应用发展前景。
图1是本实用新型的在线激光打码机远程控制器的系统框图； 图2是图1的LCD显示屏的接口电路； 图3是图1的远程控制器的地址译码电路； 图4是图1的矩阵键盘的扫描原理图5是图1的远程控制器的操作系统初始化与各任务的建立的流程
图6是图1的LCD显示屏示意图7是图5的GUI任务流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本在线激光打码机远程控制器，包括ARM微处理器、 240X128单色LCD显示屏、4X4矩阵键盘、DSPC 口、 RS232驱动模块、 闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM和外部总线扩展，ARM 微处理器分别与LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC 口、 RS232驱动模块连接， ARM微处理器通过总线分别与闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器 NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。所述DSPC 口与主控单元的 DSP微处理器的HPI 口通过HPIB接口连接。
本在线激光打码机远程控制器的工作原理如下
远程控制器采用以ARM微处理器为核心的嵌入式系统，构成激光打 码机的人机界面，负责激光打码机系统参数的设定，以及打码内容和格式 等的输入，并与打码机主控单元通信实现激光打码机的远程控制。通过 HPI 口可以实现主控单元DSP微处理器与远程控制器内ARM微处理器的 通信，当远程控制器把打码机参数设定后或打码文件编辑后通过两者通信 可以实现信息的传递。ARM微控制器通过扩展LCD显示屏和矩阵键盘来完成用户操作交互 输入输出。ARM微处理器与DSP微处理器的沟通接口是透过HPIB (Host Port Interface Bridge)接口来连接的，ARM微处理器与DSP微处理器的 16位并行接口 HPI 口相连，可以直接高速访问DSP微处理器的内部存储 空间，包括闪存Flash ROM、存储器SRAM和存储器NVSRAM，来完成 ARM微处理器与DSP微处理器双核的双向通信，即ARM微处理器向主 控单元传输打码文件和打码机系统参数修改等信息，主控单元把打码机在 线运转状况反馈给ARM微控制器并在LCD显示屏显示出来以提醒用户， 如当前打码的文件名，当前已完成打码的产品数量，当前生产线移动速度 等，尤其重要的是当出现故障时，主控单元将对远程控制器通信以便及时 产生报警信号通知用户。RS232驱动模块用于与台式机或手提PC相连进 行数据上传或下载。闪存FlashROM、存储器SRAM和存储器NVSRAM 用于扩展ARM微处理器的存储空间，保存控制参数和打码数据、图样等 文件。外部总线扩展预留总线接口，为扩展USB接口和网络接口做准备。 下面对本在线激光打码机远程控制器的电路及其控制过程进行说明 LCD显示屏的接口电路如图2所示，CON14接口是单色LCD接口 ， 支持240X 128分辨率的图形液晶，可以直接使用兼容TG240128A的液晶 模块。
远程控制器的地址译码电路和引脚定义如图3所示，使用的片选信号 为nCS2_Y2，其操作地址范围是0x82400000 0x825FFFFF。
矩阵键盘的扫描原理图如图4所示，矩阵键盘输入利用键盘扫描软件 来实现，縮减了系统的开发成本，且只需要很少的CPU开销。ARM微处 理器通过GPIO连接矩阵键盘。在初始化阶段，所有的行(输出端口)被 强行设置为低电平。在没有任何键按下时，所有的列(输入端口)将读到 高电平。任何键的闭合将造成其中的一列变为低电平。为了查看是否有一 个键已经被按下，ARM微处理器仅仅需要査看任一列的值是否变为低电平， 一旦ARM微处理器检测到有键被按下，就需要找出是哪一个键。这
时，ARM微处理器在其中一列上输出一个低电平。如果它在输入端口发 现了一个0值，ARM微处理器就知道在所选择的行产生了键的闭合。相 反，如果输入端口全是高电平，则被按下的键就不在这一行，并重复该过 程直到发现它为止。 一旦该行被识别出来，则被按下键的具体的列可以通 过锁定输入端口上唯一 的低电平来确定。
采用ARM微处理器，在嵌入式操作系统P C/OS-II中进行图形界面的 开发，移植yC/GUI图形用户界面软件包到目标系统并在实时操作系统下 对各个任务进行编程。激光打码机远程控制器的软件基于嵌入式实时操作
系统uc/os-n设计，在ADsi.2编程环境下进行开发。uc/os-n是源代
码开放的操作系统，是一个完整的、可移植的、可固化的、可剪裁的占先 式实时多任务内核，它的绝大部分源码都是用ANSIC语言编写的。与微 处理器相关的部分则采用汇编编写，可以供不同架构的微处理器使用。
wc/os-n是完全可剥夺型的实时内核，总是运行就绪状态下优先级最高
的任务；可以同时管理64个任务，其中有56个任务可以由用户来编写应 用程序；每个任务都有自己单独的任务栈；提供很多系统服务，例如信号 量、互斥信息、时间标志、消息邮箱、消息队列、块大小固定的内存的申 请与释放及时间管理函数等。
目前UC/GUI有很多版本，本实施例采用的是V3.24。在移植uC/GUI 之前，先按要求移植好操作系统uC/OS-H。根据需要加入了以下几个文 件夹的内容:Config包含GUI相关配置的设置情况的文件，Core是u C/GUI 的核心文件夹，与GUI的运行密切相关，AntiAlias包含抗锯齿显示文件， Widget是视窗控件库，WM是视窗管理器，Font则包含字体文件，其中的 FHZK12.c是汉字库文件。移植uC/GUI主要集中在修改三个头文件和选择 与硬软件对应的两个C文件。三个头文件都在Config文件夹下，分别是 GUICon.h, GUITouchConf.h和LCDConf.h，这里采用键盘输入，不需要触摸屏的支持，所以没有加入GUITouchConf.h;两个C文件一个是GUI—X.c， 另一个是在GUKLCDDriver目录下的LCDSlin.c文件。uC/GUI与LCD、 U C/OS- II的两个主要接口文件分别是LCDSlin.c和GUI一X.c。这里应选择 GUI—X—uCOS.c，选择加入LCDSlin.c简单总线驱动程序是因为LCD的控 制器型号是Toshiba T6963。
如图5所示，实时操作系统包含键盘按键检测任务、GUI任务、与主 控单元通信任务、故障报警任务、与PC机通讯任务和实时日历时钟任务， 其中前三个任务最为重要，优先级比其他任务高。利用嵌入式ARM微处 理器上的GPIO 口连接一个4X4的矩阵键盘后，采用一个任务循环扫描来 检测键盘的输入，并配置键值缓冲区，跟踪一个键被按下的时间，而且可 以实现组合键的编程。
用户操作面板LCD显示屏的示意图如图6所示，LCD显示屏中间位 置显示实时的打印文本内容，下左方分别列出打印文件名和已经打印了的 工件个数(也就是打印次数)，下右方列出了打印该文件时设定的两个主 要的激光参数，即激光驻留时间和激光输出功率，下方四个功能键，对应 矩阵键盘上的四个按键F1、 F2、 F3、 F4。 Fl用来打开要打印的文件；F2 用来打开一个编辑框，通过键盘的输入来编辑文件；F3是用来设定打印文 件时激光的参数；F4是打印键，打开激光器并开始打印。
GUI任务流程如图7所示。其中字符文本格式调整包括选择字体，设 定字符高度、宽度、字符间距、行间距，设定每象素由几点组成，设定激 光的能量和驻留时间。传感器检测包括同步编码器轮直径设置，每转脉冲 数和同步编码器精度设置，这些机器参数与打码机的工作密切相关。
上述具体实施方式
为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型 的权利要求进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的 改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、在线激光打码机远程控制器，其特征在于包括ARM微处理器、LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC口、RS232驱动模块、闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM和外部总线扩展，ARM微处理器分别与LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC口、RS232驱动模块连接，ARM微处理器通过总线分别与闪存FlashROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。
2、 根据权利要求1所述的在线激光打码机远程控制器，其特征在于 所述矩阵键盘为4X4矩阵键盘。
3、 根据权利要求1所述的在线激光打码机远程控制器，其特征在于 所述LCD显示屏为240 X 128单色LCD显示屏。
4、 根据权利要求1所述的在线高速C02激光打码机，其特征在于 所述DSPC 口与打码机的主控单元连接。
5、 根据权利要求4所述的在线高速C02激光打码机，其特征在于 所述DSPC 口与主控单元的DSP微处理器的HPI 口通过HPIB接口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种在线激光打码机远程控制器，包括ARM微处理器、LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC口、RS232驱动模块、闪存Flash ROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM和外部总线扩展，ARM微处理器分别与LCD显示屏、矩阵键盘、DSPC口、RS232驱动模块连接，ARM微处理器通过总线分别与闪存Flash ROM、存储器SRAM、存储器NVSRAM连接，总线与外部总线扩展连接。与传统的激光打码机相比，本实用新型用远程控制器控制方式取代了PC机控制方式，节省了用PC机控制的成本，减小了整个打码机的体积，机器变得轻巧灵活，可以方便地拆装搬移。
文档编号B41J29/38GK201320874SQ20082020502
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者敏 周, 杨永强 申请人:华南理工大学