【文章內(nèi)容簡介】 插補處理limit_axis_stop(void)硬件限位manu_key_echo()手動按鍵處理axis_start()。啟動單軸運動axis_stop_v() 停止單軸運動locate_to_position()。單軸定長度運動axis_stop_l()停止單軸定長度運動axis_run_ctrl(void)各軸運動計算axis_speed_process()單軸速度處理axis_init()單軸速度控制寄存器初始化freq_data_cal()。定時器的分頻值residue_treat()。 余數(shù)處理STM32F103xx系列產(chǎn)品中內(nèi)置了多達(dá)3個同步的通用定時器。每個定時器都有一個16位的自動加載遞加/遞減計數(shù)器、一個16位的預(yù)分頻器和4個獨立的通道，每個通道都可用于輸入捕獲、輸出比較、PWM和單脈沖模式輸出，在最大的封裝配置中可提供最多12個輸入捕獲、輸出比較或PWM通道。它們還能通過定時器鏈接功能與高級控制定時器共同工作，提供同步或事件鏈接功能。 在調(diào)試模式下，計數(shù)器可以被凍結(jié)。任一個標(biāo)準(zhǔn)定時器都能用于產(chǎn)生PWM輸出。每個定時器都有獨立的DMA請求機制。高級控制定時器(TIM1)由一個 16位的自動裝載計數(shù)器組成，它由一個可編程預(yù)分頻器驅(qū)動。它適合多種用途，包含測量輸入信號的脈沖寬度(輸入捕獲)，或者產(chǎn)生輸出波形(輸出比較，PWM，嵌入死區(qū)時間的互補 PWM等)。使用定時器預(yù)分頻器和 RCC時鐘控制預(yù)分頻器，可以實現(xiàn)脈沖寬度和波形周期從幾個微秒至幾個毫秒的調(diào)節(jié)。高級控制(TIM1)和通用(TIMx)定時器是完全獨立的，它們不共享任何資源，它們可以同步操作。 高級控制定時器(TIM1)可以被看成是一個分配到6個通道的三相PWM發(fā)生器，它還可以被當(dāng)成一個完整的通用定時器。 配置為16位標(biāo)準(zhǔn)定時器時，它與TIMx定時器具有相同的功能。配置為16位PWM發(fā)生器時，它具有全調(diào)制能力(0~100%)。在調(diào)試模式下，計數(shù)器可以被凍結(jié)。很多功能都與標(biāo)準(zhǔn)的TIM定時器相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相同，因此高級控制定時器可以通過定時器鏈接功能與TIM定時器協(xié)同操作，提供同步或事件鏈接功能。利用上述STM32的生成PWM波的功能，將插補周期內(nèi)的各軸脈沖數(shù)輸出至驅(qū)動器上。利用TIMTIMTIM5三個通用定時器生成各軸占空比為50%的PWM脈沖調(diào)制波，將A0、AB6引腳復(fù)用為PWM輸出引腳，定時器分頻值由插補過程中freq_data_cal()函數(shù)得到，重裝值設(shè)為兩倍的翻轉(zhuǎn)數(shù)，時鐘分割值為0，選取向上計數(shù)模式，TIM脈沖寬度調(diào)制模式選1，使能比較輸出，待裝入捕獲比較寄存器的脈沖值為其翻轉(zhuǎn)數(shù)，輸出極性選TIM輸出比較極性高為1，此時占空比恰為50%。圖3 6 編譯結(jié)果修改語法錯誤后結(jié)果如圖36： 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了基于CortexM3系列的STM32f103RC單片機的電路板雕刻機控制程序的設(shè)計過程，首先介紹了開發(fā)環(huán)境及總體說明了設(shè)計思路，然后介紹了各子功能的設(shè)計原理，重點是SD卡讀取文件的過程與插補處理的過程。最后進(jìn)行編譯調(diào)試直至沒有語法錯誤。第3章 上位機界面設(shè)計[11]簡介visual Studio是微軟公司開發(fā)的軟件開發(fā)平臺，最新的VS2010是目前最流行的Windows平臺應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。 Framework 4框架，支持64位Windows，支持多顯示器，以便可以根據(jù)自己的需要來組織和管理工作。Microsoft Visual Studio 2010 旗艦版是一個集成環(huán)境，它簡化了有關(guān)創(chuàng)建、調(diào)試和部署應(yīng)用程序的基本任務(wù)。C讀作C Sharp。在 1998年，Delphi語言的設(shè)計者Hejlsberg帶領(lǐng)著Microsoft公司的開發(fā)團(tuán)隊，開始了第一個版本C語言的設(shè)計。在2000年9月， 國際信息和通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化組織為C語言定義了一個Microsoft公司建議的標(biāo)準(zhǔn)。最終C語言在2001年得以正式發(fā)布。C是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的、優(yōu)雅的，由C和C++衍生出來的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它在繼承C和C++強大功能的同時去掉了一些它們的復(fù)雜特性（例如沒有宏以及不允許多重繼承）。C綜合了VB簡單的可視化操作和C++的高運行效率，以其強大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、。C是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于MICROSOFT .NET平臺的應(yīng)用程序，MICROSOFT .NET提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計算與通訊領(lǐng)域。正是由于C面向?qū)ο蟮淖吭皆O(shè)計，使它成為構(gòu)建各類組件的理想之選——無論是高級的商業(yè)對象還是系統(tǒng)級的應(yīng)用程序。使用簡單的C語言結(jié)構(gòu)，這些組件可以方便的轉(zhuǎn)化為XML網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而使它們可以由任何語言在任何操作系統(tǒng)上通過INTERNET進(jìn)行調(diào)用?！使得C++程序員可以高效的開發(fā)程序，且因可調(diào)用由 C/C++ 編寫的本機原生函數(shù)，因此絕不損失C/C++原有的強大的功能。因為這種繼承關(guān)系，C與C/C++具有極大的相似性，熟悉類似語言的開發(fā)者可以很快的轉(zhuǎn)向C。表層界面是一些與電路板雕刻機程序交互的操作，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：gel文件的圖形顯示，以圖形的方式打開protel生成的描述文件，并能改變圖形的大小以適當(dāng)?shù)娘@示給用戶；坐標(biāo)顯示，顯示正在運動的雕刻機刀具的位置，并能實時更新；手動各方向的控制按鈕，可以以手動的方式進(jìn)行在線加工，以按鈕的方式控制刀具的各種運動；回零暫停停止等其他內(nèi)容。以下表41為所需控件，并重新命名。表層界面所需控件表4 1表層界面所需控件控件種類控件名稱內(nèi)容容器drawPanel1grpBCoord坐標(biāo)grpBControl手動控制grpBOri靜態(tài)文本框label1XLabel2Ylabel3ZLabel4設(shè)備選擇帶下拉文本框cBSlctDev可編輯文本框textXCoordtextYCoordtextZCoordTextStep按鈕buttonYPosY+buttonYNegYbuttonXPosX+按鈕buttonXNegXbuttonZPosZ+buttonZNegZbtnSetOrigin設(shè)原點BtnGotoO返原點BtnPause暫停BtnStop停止單選按鈕rdBtnPoiny點動rdBtnMoveSlow手動菜單MenuFile文件(amp。F)MenuMade加工(amp。M)MenuView查看(amp。V)MenuHelp幫助(amp。H)menuItemWindows窗口 效果圖，圖41如下：圖4 1表層界面效果圖 底層界面為用戶界面，包括雕刻前的預(yù)操作。有打開protel生成的Gerber文件，以合適的圖形大小顯示在界面上。所需控件如表32：表4 2底層界面所需控件控件種類控件名稱內(nèi)容單選按鈕rdBtnBot底層rdBtnTop頂層按鈕btnOpen打開文件btnTest試雕btnDrillPos鉆定位孔btnDrill鉆孔btnSeparate隔離btnHollow鏤空btnPartial局部鏤空btnCut割邊圖4 2底層界面效果圖效果圖圖42最后在進(jìn)行其二級界面設(shè)計圖4 3 試雕試雕（圖43）： 鉆孔定位（圖44）：圖4 4 鉆孔定位鉆孔（圖45）：圖4 5 鉆孔刀具庫（圖46）：圖4 6 刀具庫割邊（圖47）：圖4 7 割邊隔離，線路隔離功能是使刀尖沿線路的外框刻制，使得線路和周圍的覆銅絕緣分開。用戶選擇好隔離需要的刀具之后，點擊計算按鈕，即在主界面的線路信息上出現(xiàn)紅色隔離線路。隔離界面如下圖（圖48）：圖4 8 隔離鏤空，鏤空的功能即把板上除線路部分的銅銑掉的過程。銑刻的時間、效果和路徑根據(jù)我們選擇的鏤空刀具來決定，一般刀徑越大，時間越短；刀徑越小，時間越長，效果越好。小的間隙選用直徑小的刀進(jìn)行鏤空，大的區(qū)域用直徑大的刀進(jìn)行鏤空。鏤空界面如圖（圖49）：圖4 9 鏤空在Visual Studio中編寫串口通訊程序，一般都使用Microsoft Communication Control（簡稱MSComm）的通訊控件，只要通過對此控件的屬性和事件進(jìn)行相應(yīng)編程操作，就可以輕松地實現(xiàn)串口通訊。，Visual ，所以人們采用了許多方法在Visual ：第一種方法是通過采用Visual Studio ，最方便的方法，但需要注冊；，；第三種方法是自己用API寫串口通信，雖然難度高，但可以方便實現(xiàn)自己想要的各種功能?，F(xiàn)在微軟推出了最新版本的Visual Studio 2010開發(fā)工具，可以不再采用第三方控件的方法來設(shè)計串口通訊程序。NET Framework 類庫包含了SerialPort 類,方便地實現(xiàn)了所需要串口通訊的多種功能。使用C串口端口資源，構(gòu)造串口通信類，里面包含串口發(fā)送函數(shù)與串口接收函數(shù)。其他地方若要使用，可直接實例化一個對象調(diào)用串口收發(fā)函數(shù)。本程序中關(guān)于串口端口資源的設(shè)置：波特率選115200，端口名是8，數(shù)據(jù)位為8位，無奇偶校驗位。用戶選擇手動加工時，按下相應(yīng)的按鈕，則其對應(yīng)的響應(yīng)就是利用串口將按鈕對應(yīng)的鍵碼值發(fā)送到下位機上。 編譯調(diào)試結(jié)果修改主要錯誤后，運行如圖初始界面410圖4 10 初始界面打開Gender文件并以合適大小顯示411圖4 11 顯示文件隔離后的效果412圖4 12 隔離鏤空后的效果413圖4 13 鏤空本章主要介紹了上位機的一些設(shè)計過程。首先同樣介紹了選用用的開發(fā)軟件，然后介紹了一些界面所使用的控件及主要的算法，并設(shè)計了串口通信的上位機部分。最后演示了編譯通過后的部分效果。第4章 程序的仿真測試與現(xiàn)場加工JLink是SEGGER公司為支持仿真ARM內(nèi)核芯片推出的JTAG仿真器。配合KEIL，集成開發(fā)環(huán)境支持所有ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A4/A8/A9等內(nèi)核芯片的仿真，與Keil等編譯環(huán)境無縫連接，操作方便、連接方便、簡單易學(xué)，是學(xué)習(xí)開發(fā)ARM最好最實用的開發(fā)工具。使用Jlink將單片機和計算機USB口連接，將程序下載到單片機上，debug單步運行，借助其他工具測試程序。圖5 1 串口顯示串口調(diào)試助手是串口調(diào)試相關(guān)工具，有多個版本。如：友善串口調(diào)試助手，支持常用的11025600bps波特率及自定義波特率，可以自動識別串口，能設(shè)置校驗、數(shù)據(jù)位和停止位，能以ASCII碼或十六進(jìn)制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符，可以任意設(shè)定自動發(fā)送周期,并能將接收數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。本次設(shè)計用串口調(diào)試助手測SD卡初始化、讀寫文件以及G代碼文件的讀取等。將stm32f103RC單片機的串口與計算機相連，debug后全速運行，串口顯示相關(guān)信息如下圖51，52。圖5 2 串口顯示此顯示部分共有5部分：第一為測試串口通信設(shè)置是否正確，若無誤則顯示“這是一個電路板雕刻及程序測試實驗”，第二是SD卡的初始化，初始化開始顯示“disk_initialize starting......”若SD卡初始化成功則顯示“disk_initialize is ok”。第三來為文件建立與顯示，則新建此文件，成功則顯示“”，并顯示路徑與名稱，若SD卡中存在此文件則顯示“”。第四為檢索SD卡根目錄的所有文件并顯示路徑名稱，最后檢索G代碼文件放入緩存區(qū)備用，最后為顯示卡的總?cè)萘?。示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。圖5 3圖5 4圖5 5最后用示波器檢測對應(yīng)的引腳輸出是否為PWM波。Debug之后將標(biāo)志位設(shè)為自動運行，對應(yīng)的引腳輸出了占空比為50%的脈沖調(diào)制波。圖5 6圖5 7圖5 8首先做引線，將單片機的AABC0、CC26個引腳及VCC、GND做成一組排線，然后做公頭對公頭排線，使之能與電路板雕刻機的驅(qū)動器相連，連好后在給雕刻機電源連接接，連接主軸驅(qū)動。檢查線路連好后卡開開關(guān)進(jìn)行電路板的雕刻。如圖59，雕刻后的效果圖58。圖5 9本章主要進(jìn)行了電路板雕刻機控制軟件的硬件仿真與測試。首先用Jlink將程序下載到開發(fā)板上，其次用串口調(diào)試助手進(jìn)行SD卡的調(diào)試以測試程序的相關(guān)功能，最后用示波器測試了自動加工時對應(yīng)引腳輸出的PWM波。此外還有部分是與雕刻機連接的現(xiàn)場加工情況。第5章 總結(jié)與展望本次電路板雕銑系統(tǒng)設(shè)計從下位機和上位機兩方面進(jìn)行設(shè)計，下位機是基于CortexM3內(nèi)核的STM32f103RC單片機，完成底層的控制系統(tǒng)設(shè)計，包含了插補處理、MricoSD卡FAT文件系統(tǒng)讀取文件、PWM波輸出等基本功能。利用C，包含Gerber文件的讀取、保存、發(fā)送、手動方向控制、串口通信等內(nèi)容。最后進(jìn)行了長時間的軟件測試與硬件調(diào)試，調(diào)試工作包括機械結(jié)構(gòu)、電子線路、軟件調(diào)試、實際加工驗證幾個部分的安裝調(diào)試，最后加工的樣品實例驗證了系統(tǒng)功能達(dá)到了預(yù)期