嵌入式激光雕刻机的网络系统设计

发布时间：2022-02-20 04:11

　　随着激光加工应用的不断扩大,激光雕刻机在非金属材料方面的需求增多。为了实现激光雕刻机的远距离控制和数据传输,必须提高加工数据变更效率。使用以太网控制和交换芯片实现硬件电路,控制器通过SPI通信控制以太网接口,有助于改善激光雕刻机的通信距离。 

【文章来源】：芜湖职业技术学院学报. 2020,22(03)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

网络激光雕刻机系统框图

数据传输对时序也有一定的要求，时序如图2所示，片选信号(1)拉低至少5 ns，数据才可以被读取。从机数据接收期间，数据变更(2)和维持(3)均应不少于3 ns。控制数据读取的时钟信号的高低电平维持时间(4)与(5)不低于6 ns。从机输出数据时，输出数据的有效时间(6)最大达到5 ns。数据读取结束5ns((7)）以后，数据传输才可结束。传输结束时，片选信号应保持高电平30 ns((8)）以上。在片选信号进入高电平2.1 ns((9)）的时间内，W5500输出引脚即进入高阻状态。在实现网络通信后，为了实现以太网的交换功能，我们使用了转换控制器IP175G。它具有5个以太网收发器，支持IEEE 802.3az电源管理工具，具有低功耗、支持按键启停等功能，无需拔插电源适配器，可以自动测试以节约测试成本[6]。

在激光雕刻机的网络通信电路中，STM32控制器通过串口SPI连接网络控制器W5500，再连接网络转换控制器IP175G，硬件电路原理图如图3所示。W5500芯片通过网络接口TXN、TXP、RXN及RXP与网络转换器IP175G的RXIP0、RXIM0、TXOM0及TXIP0端口连接，实现TP收发。通过IP175G芯片的其他网络端口可以实现与外部数据的连接，如激光雕刻机使用的2路网络端口。IP175G的端口1和2的相应引脚——TXOM、TXOP、RXIM及RXIP，通过外部隔离变压器D20601与外部进行通信。通过包含地址段、控制段及数据段的SPI数据帧，数据从高位到低位进行传输。地址段提供16位偏移地址，控制段定义地址段的偏移区域并规定读/写操作模式和SPI的工作模式。网络控制器W5500的网络配置设置完成后，网络传输即可实现。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于硬件TCP/IP协议的物联网网关设计[J]. 沈翔.  物联网技术. 2019(10)
[2]3D打印激光雕刻CNC雕刻一体化设备设计[J]. 乔东凯,张子杰,李国乐,汪洋.  广东石油化工学院学报. 2019(04)
[3]STM32的W5500以太网通信模块快速实现方法[J]. 杨红波,朱磊,张博,鲁露.  单片机与嵌入式系统应用. 2018(08)
[4]一种基于Delta机器人的激光雕刻机[J]. 郑晓,王君,汪泉,任军,梁斌.  现代制造工程. 2017(12)
[5]激光雕刻机控制系统的研究[J]. 许卢伟,邓昌奇,郑俊泰,黄伟迪,姚晓鹏.  广东石油化工学院学报. 2017(01)

硕士论文
[1]基于物联网的电梯监控系统设计[D]. 高林林.中国科学技术大学 2016



本文编号：3634288