本申請要求享有2015年11月17日提交的美國臨時專利申請No.62/256,571的權(quán)益，該美國臨時專利申請以整體引用的方式納入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及模塊化的激光系統(tǒng)編程和操作。

背景技術(shù)：

激光技術(shù)的突破和進(jìn)步提供了激光束的越來越多的多種有用應(yīng)用和工業(yè)實施方式。光束可以被引向一個或多個靶標(biāo)，以切割、焊接、退火、燒蝕、加熱、熔化目標(biāo)，或以選擇性方式在靶標(biāo)上或在靶標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生基于另一種類型的激光加工的效果。不同的應(yīng)用通常需要具有不同特性的光束，所述特性諸如是輸出光束峰值功率、平均功率、響應(yīng)時間、光束質(zhì)量和光束參數(shù)乘積、光束均勻性、光束精確度等的變化。然而，盡管存在多種應(yīng)用以及支持應(yīng)用的對應(yīng)的多種激光系統(tǒng)特性，激光系統(tǒng)依然被嚴(yán)格地設(shè)計以用于特定的應(yīng)用，并且在不替換整個激光系統(tǒng)的前提下，激光系統(tǒng)部件不能夠被方便地替換、升級或更新。因此，需要克服這些缺陷的進(jìn)一步創(chuàng)新。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)所公開的技術(shù)的一方面，一種設(shè)備包括多個激光系統(tǒng)模塊，所述多個激光系統(tǒng)模塊被耦合到包括一個模塊更新總線的通信總線，每個激光系統(tǒng)模塊都包括被耦合到該模塊更新總線的至少一個模塊更新端口以及包括與該模塊更新端口通信的至少一個微控制器單元(MCU)，其中每個激光系統(tǒng)模塊都被設(shè)置成基于一個類型識別符通過該模塊更新總線來接收一個模塊更新指令，所述類型識別符位于對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊的至少一個MCU的一個通用目的輸入/輸出(GPIO)寄存器內(nèi)并且指示一個激光系統(tǒng)模塊類型。

根據(jù)所公開的技術(shù)的另一方面，一種方法包括：調(diào)整激光系統(tǒng)的一個或多個激光系統(tǒng)模塊內(nèi)的至少一個MCU內(nèi)的一個GPIO寄存器的一個位排列(bit arrangement)，以使得該位排列對應(yīng)于一個激光系統(tǒng)模塊類型；以及，將包括一個模塊更新總線的通信總線布置在所述一個或多個激光系統(tǒng)模塊之間，以使得所述一個或多個激光系統(tǒng)模塊中的主激光系統(tǒng)模塊的模塊更新端口被設(shè)置成從一個計算設(shè)備接收指令來掃描該位排列并且基于所掃描的位排列來更新每個激光系統(tǒng)模塊的至少一個MCU的固件。

根據(jù)所公開的技術(shù)的又一方面，一種系統(tǒng)包括：一個聯(lián)合測試行動組織(JTAG)適配器；至少一個處理器，所述至少一個處理器被耦合到所述JTAG適配器；以及，一個或多個計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述一個或多個計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括所存儲的指令，所述指令響應(yīng)于所述至少一個處理器的執(zhí)行，導(dǎo)致該系統(tǒng)：通過所述JTAG適配器和一個激光系統(tǒng)的JTAG總線來掃描至少一個激光系統(tǒng)模塊，所述JTAG總線串聯(lián)地耦合該激光系統(tǒng)的多個激光系統(tǒng)模塊；以及，基于所述至少一個激光系統(tǒng)模塊的MCU的GPIO寄存器內(nèi)的一個位排列來確定一個激光系統(tǒng)模塊類型。

從下面參考附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述中，所公開的技術(shù)的前述和其他特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。

附圖說明

圖1是激光設(shè)備的示意圖。

圖2是激光模塊更新方法的流程圖。

圖3是激光設(shè)備的立體圖。

圖4是激光系統(tǒng)模塊和通信總線的示意圖。

圖5是微控制器單元和對應(yīng)的位寄存器的一部分的俯視圖。

具體實施方式

如在本申請和權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)形式“一個(a)”、“一個(an)”以及“所述(the)”包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。此外，術(shù)語“包含”意指“包括”。另外，術(shù)語“耦合”不排除在耦合項之間存在中間元件。

在本文中描述的系統(tǒng)、設(shè)備和方法不應(yīng)被理解為以任何方式進(jìn)行限制。而是，本公開內(nèi)容指向各個公開的實施方案(單獨地以及彼此間以各種組合和子組合的方式)的所有新穎的且非顯而易見的特征和方面。所公開的系統(tǒng)、方法和設(shè)備既不限制于任何具體的方面或特征或其組合，也不需要呈現(xiàn)任何一個或多個具體的優(yōu)勢或解決任何一個或多個具體的問題。任何操作理論都是為了便于解釋，但是所公開的系統(tǒng)、方法和設(shè)備不限制于這樣的操作理論。

盡管為了方便呈現(xiàn)而對一些公開的方法的操作以特定的順次次序進(jìn)行了描述，但是應(yīng)理解，這種描述方式包含了重新布置，除非通過下面陳述的特定的語言要求特定的次序。例如，在一些情況下，順次描述的操作可以被重新布置或被同時地執(zhí)行。此外，為了簡單起見，附圖可能未示出所公開的系統(tǒng)、方法和設(shè)備可以與其他系統(tǒng)、方法和設(shè)備結(jié)合使用的各種方式。此外，本說明書有時使用術(shù)語像“產(chǎn)生”和“提供”來描述所公開的方法。這些術(shù)語是對執(zhí)行的實際操作的高水平抽象。對應(yīng)于這些術(shù)語的實際操作將依賴于特定的實施方式而改變，且可容易被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員識別。

在一些實施例中，值、程序或設(shè)備被稱作“最低”、“最好”、“最小”或諸如此類。將意識到，這樣的描述旨在指示可以在許多被使用的功能替代方案間進(jìn)行選擇，且這樣的選擇無須更好、更小或以其他方式優(yōu)于其他選擇。

在本文中，術(shù)語I/O意指數(shù)字輸入和/或輸出信號或端口或者模擬輸入和/或輸出信號或端口。JTAG意指聯(lián)合測試行動組織并且通常指用于集成電路或印刷電路板的編程、測試和調(diào)試的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的物理接口和設(shè)置。基本JTAG實施方式是通過以下四個信號實現(xiàn)的：測試數(shù)據(jù)輸入(TDI)、測試數(shù)據(jù)輸出(TDO)、測試模式選擇(TMS)以及測試時鐘(TCK)。RS485特定指由電信行業(yè)協(xié)會/電子聯(lián)盟(TIA/EA)定義的通信標(biāo)準(zhǔn)并且被正式稱為TIA-485。RS 485是用于全雙工多支路節(jié)點或半雙工多支路節(jié)點的差分信令標(biāo)準(zhǔn)的物理層。RS232指TIA-232，其是由TIA/EA維護(hù)的單端物理層標(biāo)準(zhǔn)。USB指通用串行總線標(biāo)準(zhǔn)。CAN意指控制器局域網(wǎng)絡(luò)并且指由ISO 11898-1、ISO 11898-3和ISO 11898-3或其他規(guī)范定義的物理層或其他層。MCU是微處理器單元的縮寫，其可以具有多種形式和架構(gòu)，包括多種嵌入式系統(tǒng)、可編程邏輯控制器(PLC)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)以及現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。MBPS指兆比特每秒并且是數(shù)據(jù)傳輸速率的通用量度。LVDS指低電壓差分信令。

圖1例示了激光設(shè)備100，該激光設(shè)備多個激光系統(tǒng)模塊，所述多個激光模塊相互耦合以執(zhí)行該激光設(shè)備的不同功能。在典型的實施例中，激光系統(tǒng)模塊是相互分立的，并且可以用不同的模塊互換或升級，或者可以通過添加或移除不同的模塊來擴(kuò)展或消減激光設(shè)備100的多個特征。所述多個激光系統(tǒng)模塊通常包括：控制激光系統(tǒng)模塊102，其包括面向控制的激光模塊部件104、106、108；通信總線110，其還可以作為更新總線操作；以及微控制器單元(MCU)112，其被耦合到激光模塊部件104、106、108和通信總線110。

所述多個激光系統(tǒng)模塊還包括增益激光系統(tǒng)模塊114，該增益激光系統(tǒng)模塊包括增益纖維116和其他激光模塊部件，所述其他激光模塊部件包括耦合到通信總線110的微控制器單元(MCU)118。通過增益纖維116，增益激光系統(tǒng)模塊114產(chǎn)生可以被引向一個或多個與激光加工相關(guān)聯(lián)的激光靶標(biāo)122的激光系統(tǒng)輸出120。激光加工可以包括切割、焊接、退火、標(biāo)記、鉆孔、圖案形成等。激光系統(tǒng)輸出120可以包括一個或多個具有多種輸出功率、能量、持續(xù)時間、束質(zhì)量(包括單模)等的脈沖光束、連續(xù)波光束或準(zhǔn)連續(xù)波光束。雖然僅例示了一個增益激光系統(tǒng)模塊114，但是將理解的是，可以使用多個增益激光系統(tǒng)模塊，包括不同的模塊或大體上相同的模塊，在激光設(shè)備100中所述多個增益激光模塊被耦合在一起以便產(chǎn)生激光系統(tǒng)輸出120。

所述多個激光系統(tǒng)模塊還包括一對泵浦激光系統(tǒng)模塊124、126，每個泵浦激光系統(tǒng)模塊相應(yīng)地包括一個或多個激光二極管泵浦模塊128、130，所述激光二極管泵浦模塊生成泵浦光以用于遞送到增益激光系統(tǒng)模塊114的增益纖維116。泵浦激光系統(tǒng)模塊124、126還包括相應(yīng)的MCU 132、134，所述MCU也被耦合到通信總線110。一個或多個泵浦驅(qū)動器136、138被耦合到相應(yīng)的MCU 132、134和激光二極管泵浦模塊128，以便用受控電源(諸如，電壓或電流)驅(qū)動激光二極管。所生成的泵浦光為由增益纖維116所產(chǎn)生的激光系統(tǒng)輸出120提供能量源，并且由激光二極管泵浦模塊128、130所生成的激光的輸出功率調(diào)制與激光系統(tǒng)輸出120的輸出功率調(diào)制相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，激光二極管泵浦模塊128、130以及對應(yīng)的泵浦激光系統(tǒng)模塊124、126的質(zhì)量、輸出和/或類型可以是相同的或大體上相同的?？梢酝ㄟ^將類似的或不同的激光二極管泵浦模塊添加到激光設(shè)備100來縮放激光系統(tǒng)輸出120的輸出功率，并且可以通過用一個或多個替代激光系統(tǒng)模塊置換出對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊來解決與多種激光系統(tǒng)模塊相關(guān)聯(lián)的故障或升級問題。

在一些實施例中，可以在不替換激光系統(tǒng)模塊的情況下執(zhí)行對現(xiàn)有激光系統(tǒng)模塊中的一個或多個(諸如，MCU)的升級。例如，MCU 112通常包括代表多種類型的處理器140，諸如，嵌入式系統(tǒng)中央處理器(CPU)，所述處理器被設(shè)置成執(zhí)行用于MCU 112的多種數(shù)據(jù)處理函數(shù)。MCU 112還包括易失性和/或非易失性存儲器142，所述存儲器被耦合到處理器140以便為MCU 112提供高速存儲和低速存儲，包括固件存儲。多個代表性外圍設(shè)備144、146被耦合到處理器140和存儲器142以便提供MCU的多種控制器功能，諸如，定時器、控制算法、鎖相環(huán)、時鐘信號、振蕩器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等。MCU 112還包括其他多種外圍設(shè)備和輸入/輸出(I/O)，包括模塊間通信端口148、通用串行總線(USB)端口150、聯(lián)合測試行動組織(JTAG)端口152和通用目的輸入輸出(GPIO)154。

更新現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的固件(諸如，MCU 112、118、132、134中的固件)通常需要打開激光設(shè)備100和對應(yīng)的相應(yīng)控制激光系統(tǒng)模塊、增益激光系統(tǒng)模塊或泵浦激光系統(tǒng)模塊102、114、124、126，以及執(zhí)行一個或多個編程腳本。在通常使用激光設(shè)備100的大工業(yè)系統(tǒng)中，這可能花費一小時或更多時間。幾個不同的I/O端口可以被用于對一個系統(tǒng)編程，但是當(dāng)不同的激光系統(tǒng)模塊被添加時，協(xié)調(diào)和驗證編程的固件變得越來越困難。此外，提供附加的內(nèi)部通信總線增加了整個系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。串行類型的實施方式通常是緩慢的，需要接入不同的激光系統(tǒng)模塊內(nèi)部。板級JTAG方法也是緩慢的，因為它們需要接入多種不同的激光系統(tǒng)模塊的MCU內(nèi)部，并且典型的單端JTAG實施方式易受噪聲影響。一些其他端口和協(xié)議(諸如，USB、以太網(wǎng)以及控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN))通常需要太多的固件復(fù)雜度才是可行的，并且其他協(xié)議(諸如，USB、串行、CAN)每次僅能夠?qū)蝹€激光系統(tǒng)模塊MCU編程。

所公開的技術(shù)的一些實施方案可以被用來解決這些問題中的任何一個或多個，并且在一些實施例中，提供一種從單個外部連接對激光設(shè)備100的多個(例如，全部)激光系統(tǒng)模塊內(nèi)的多個(例如，全部)可編程器件編程的可靠方法。所公開的技術(shù)的一些實施方案花費相當(dāng)短的時間量來完成(因此減少建立時間和服務(wù)時間)、使得新的固件的部署和激光系統(tǒng)以及激光系統(tǒng)模塊的初始化編程更有效率，和/或減少與協(xié)調(diào)多個圖像和多個更新操作相關(guān)聯(lián)的誤差。

如圖1中進(jìn)一步示出的，激光系統(tǒng)更新設(shè)備156被耦合到控制激光系統(tǒng)模塊102的MCU 112，包括耦合到JTAG總線152。激光系統(tǒng)更新設(shè)備156通過USB端口158和JTAG適配器160被耦合，該JTAG適配器被設(shè)置成將USB通信轉(zhuǎn)換成JTAG通信。在一些實施例中，使用一個以太網(wǎng)端口、RS-232、并行端口或其他通信端口來代替USB端口158以耦合到JTAG適配器160。激光系統(tǒng)更新設(shè)備156可以是多種類型的計算設(shè)備(包括臺式計算機(jī)或膝上型計算機(jī)、移動設(shè)備或平板計算機(jī)等)中的任何一種。激光系統(tǒng)更新設(shè)備156通常還包括處理器162以執(zhí)行多種計算機(jī)操作，包括一個或多個用于激光設(shè)備100或激光系統(tǒng)模塊的調(diào)試操作或更新操作。處理器162被耦合到存儲器164、I/O寄存器或端口166，并且激光系統(tǒng)更新設(shè)備156通常包括顯示器168，通過該顯示器使用者可以查看一個或多個應(yīng)用170和與所述應(yīng)用接口。應(yīng)用170可以包括激光系統(tǒng)模塊調(diào)試和MCU或其他控制器邏輯更新或激光系統(tǒng)分析程序。

在激光設(shè)備100的代表性實施例中，通信總線110包括被設(shè)置成傳播四個標(biāo)準(zhǔn)JTAG信號的線路，所述四個標(biāo)準(zhǔn)JTAG信號是測試時鐘(TCK)、測試數(shù)據(jù)輸出(TDO)、測試數(shù)據(jù)輸入(TDI)和測試模式選擇(TMS)。通信總線110通過RS485收發(fā)器172、174、176、178被連線到相應(yīng)的MCU 112、118、132、134，包括連線到對應(yīng)的JTAG端口，諸如，JTAG總線152。通過使用RS485來將通信總線110耦合到多種激光系統(tǒng)模塊，包括用JTAG信號，可以獲得改進(jìn)的噪聲抗擾度和共模抑制，允許在噪聲環(huán)境諸如工廠環(huán)境或由激光設(shè)備100生成的噪聲中更新和調(diào)試有源系統(tǒng)。在典型的實施例中，激光系統(tǒng)模塊MCU(諸如，MCU 112)的JTAG引腳以高數(shù)據(jù)傳遞速度(諸如，20MBPS)被耦合到一個對應(yīng)的RS485收發(fā)器(諸如，RS485收發(fā)器172)和通信總線110。雖然RS485使用差分信令并且可以被用來擴(kuò)展高速度數(shù)字信號的范圍和噪聲抗擾度，但是通常不使用JTAG或不使JTAG與通過RS485實現(xiàn)的多個模塊之間的通信相關(guān)聯(lián)。JTAG通信協(xié)議提供一個快速接口以用于激光設(shè)備100的現(xiàn)場編程或重新編程，并且可以優(yōu)于用于內(nèi)部固件開發(fā)和工廠使用的單端JTAG協(xié)議。此外，單點編程通常需要實現(xiàn)顯著的電氣系統(tǒng)架構(gòu)改變，包括使用系統(tǒng)內(nèi)部的LVDS線路以用于幾個可編程器件的編程。通過使用本文中的JTAG系統(tǒng)和方法的特征，提供可更快速且更容易的重閃(reflash)時間，提高了多種激光系統(tǒng)和設(shè)備中的可服務(wù)性、可制造性以及總體操作靈活性。

在一些實施例中，通信總線110進(jìn)一步包括一個模式選擇線路，該模式選擇線路被用來在激活正常操作期間禁用通信總線100的JTAG總線部分，以便防止MCU 112、118、132、134中的一個或多個的偽復(fù)位或鎖定，從而給激光系統(tǒng)模塊的現(xiàn)有JTAG協(xié)議添加了穩(wěn)健性和安全性?？梢酝ㄟ^激光系統(tǒng)更新設(shè)備156或用另一個設(shè)備斷言(assert)該模式選擇線路，以便實現(xiàn)激光設(shè)備100的激光系統(tǒng)模塊中的一個或多個的高速重新編程。在一些實施例中，可以用激光設(shè)備100上的一個開關(guān)選擇該模式選擇線路。在另一些實施例中，可以在通信總線110的現(xiàn)有線路上通過軟件斷言該模式選擇線路，以便減少通信總線110的線路的數(shù)目。該模式選擇線路還可以被配置成使得需要專有硬件(諸如，激光系統(tǒng)更新設(shè)備156)切換模式選擇總線模式并且執(zhí)行固件更新，從而防止來自未被授權(quán)的用戶的意外更新。例如，激光系統(tǒng)更新設(shè)備156可以通過運(yùn)送JTAG信號和所述模式選擇線路的專有電纜被耦合到激光設(shè)備100，并且從那里耦合到MCU 112。使用JTAG信號和模式選擇線路的代表性實施例不需要啟動引導(dǎo)裝載(boot-loader)軟件，因為JTAG可以是對MCU編程的本地(native)方式。因此，存在由于用戶錯誤、功率損失或未預(yù)見到的事件而致使激光設(shè)備100不可更新的相對低的可能性。

為了更新對應(yīng)的控制激光系統(tǒng)模塊102、增益激光系統(tǒng)模塊104以及泵浦激光系統(tǒng)模塊124、126中的MCU 112、118、132、134中的一個或多個的固件文件，激光系統(tǒng)更新設(shè)備156包括存儲器164內(nèi)的固件更新文件166，該固件更新文件可以從激光系統(tǒng)更新設(shè)備156被轉(zhuǎn)移到MCU 112并且隨后在通信總線110的JTAG部分上被轉(zhuǎn)移到MCU 118、132、134的JTAG端口。因為所述多個激光系統(tǒng)模塊中的一個或多個彼此不同，所以存儲器164進(jìn)一步包括激光系統(tǒng)模塊類型GPIO映射168。激光系統(tǒng)更新設(shè)備156基于在對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊MCU中檢測到的GPIO寄存器配置來選擇并且發(fā)送有固件更新文件166中的一個到激光設(shè)備100的一個激光系統(tǒng)模塊的一個MCU。例如，對于控制激光系統(tǒng)模塊102，GPIO154包括一個將MCU 112識別為一個控制激光系統(tǒng)模塊類型MCU的GPIO寄存器位配置。激光系統(tǒng)更新設(shè)備156從存儲在存儲器164內(nèi)的固件更新文件166并且基于固件更新和激光模塊類型GPIO映射168內(nèi)的激光系統(tǒng)模塊類型的映射來選擇一個對應(yīng)于GPIO 154的寄存器內(nèi)的位配置的固件更新?；谠贛CU 112、132、134的相應(yīng)的GPIO寄存器中識別的激光系統(tǒng)模塊類型，用耦合到控制激光系統(tǒng)模塊102的相同的激光系統(tǒng)更新設(shè)備156在通信總線110上順次更新用于激光設(shè)備100的MCU 118、132、134和其他激光系統(tǒng)模塊MCU的固件文件。該更新過程可以是自動化的以使得可以用激光系統(tǒng)更新設(shè)備156從單個會話迅速地更新激光設(shè)備100的全部多種激光系統(tǒng)模塊的固件文件(例如，在不到5分鐘內(nèi))。

JTAG協(xié)議允許以串聯(lián)方式布置多個JTAG兼容設(shè)備(compliant device)，從TDO到TDI，通常起源于一個主模塊并且其中信號延時到一個或多個從模塊(slave module)。在圖1中示出的實施例中，控制激光系統(tǒng)模塊102被指定為主模塊并且增益激光系統(tǒng)模塊114和泵浦激光系統(tǒng)模塊124、126是從模塊。控制激光系統(tǒng)模塊102的MCU112的JTAG端口152被耦合到外部激光系統(tǒng)更新設(shè)備156，以用于初始化編程并且以便接收用于MCU 112和剩余激光系統(tǒng)模塊的MCU的固件更新。MCU 112通過模塊間通信端口148被耦合到通信總線110。模塊間通信端口148包括多種通信線路連同JTAG線路TCK、TDO、TDI和TMS。每個從模塊都從一個在前的從模塊(或針對串聯(lián)的第一個從模塊，從在前的主模塊)接收TDI信號，并且發(fā)送一個TDO信號到一個隨后的從模塊。最后的從模塊的TDO引腳被連接到通信總線的TDO引腳，將TDO反饋提供給主模塊。從模塊中的每個都包括內(nèi)部邏輯和一個被耦合到通信總線110的總線模式選擇位，當(dāng)該總線模式位被斷言在對應(yīng)的從模塊內(nèi)時，所述內(nèi)部邏輯啟用來自那個模塊的JTAG TDO。在一些實施例中，在通信總線110的模式選擇線路上選擇總線模式位。

圖2示出了更新多模塊或單模塊激光系統(tǒng)的方法200。在202處，多模塊激光系統(tǒng)的相應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊MCU的GPIO寄存器內(nèi)的一個或多個位排列被調(diào)整成對應(yīng)于相應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊的一個激光系統(tǒng)模塊類型。例如，一個控制激光系統(tǒng)模塊可以具有被設(shè)置有一個指示MCU是控制激光系統(tǒng)模塊MCU的位排列的MCU GPIO寄存器的一部分。一個泵浦激光系統(tǒng)模塊或增益激光系統(tǒng)模塊的MCU GPIO寄存器內(nèi)的一個位排列可以指示一個對應(yīng)的泵浦激光系統(tǒng)膜MCU或增益激光系統(tǒng)模塊MCU?？梢曰陬A(yù)先編程的位排列來接入、編程或更新單個激光系統(tǒng)模塊或多模塊激光系統(tǒng)的多個模塊。在多個激光系統(tǒng)模塊實施例中，在204處，一個包括模塊更新總線(諸如，JTAG)的通信總線被布置在多個激光系統(tǒng)模塊之間。

在206處，一個激光系統(tǒng)模塊更新端口被設(shè)置用于多個激光系統(tǒng)模塊中的選定的一個(所述選定的一個可以被指定一個主激光系統(tǒng)模塊)，以便允許通信接入以查看主激光系統(tǒng)模塊的MCU中的GPIO寄存器位排列，以及允許通過通信總線接入以查看從激光系統(tǒng)模塊的MCU中的GPIO寄存器位排列。在代表性實施例中，激光系統(tǒng)模塊更新端口通常包括JTAG線路。在208處，一個計算設(shè)備(諸如，具有JTAG信號收發(fā)器的膝上型計算機(jī)或移動計算機(jī))被耦合到激光系統(tǒng)模塊更新端口。在210處，激光系統(tǒng)模塊中的一個或多個通過激光系統(tǒng)模塊更新端口被設(shè)置到一個模塊更新模式。在另一些實施例中，通過一個替代通信路徑或本地地在多模塊或單模塊激光系統(tǒng)上選擇更新模式。在212處，通過激光系統(tǒng)模塊更新端口掃描激光系統(tǒng)的激光系統(tǒng)模塊中的一個或多個的GPIO寄存器位排列，并且在214處，通過將掃描的位排列與一個對應(yīng)于不同的位排列的激光系統(tǒng)模塊類型的列表進(jìn)行比較來確定激光系統(tǒng)模塊的對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊類型。在216處，選擇一個對應(yīng)于在214處所確定的激光系統(tǒng)模塊的激光系統(tǒng)模塊類型的固件更新文件，并且在218處，基于位排列和激光系統(tǒng)模塊類型的列表來更新對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊的MCU內(nèi)的固件。在220處，執(zhí)行關(guān)于是否存在附加的位排列或激光系統(tǒng)模塊以用于更新的核實，并且如果存在附加的位排列，則在222處，方法200繼續(xù)進(jìn)行以基于在214處所確定的用于下一個激光系統(tǒng)模塊的激光系統(tǒng)模塊類型來更新下一個激光系統(tǒng)模塊的固件。

圖3示出了安裝在殼體302(諸如，標(biāo)準(zhǔn)的19〃豎向工業(yè)機(jī)架)內(nèi)的模塊化的激光系統(tǒng)300的一個實施例。模塊化的激光系統(tǒng)300包括水平地定位和豎向地堆疊在殼體302內(nèi)的多個激光系統(tǒng)模塊304。在一些實施例中，殼體302具有不同于19〃的機(jī)架寬度，并且在其他實施例中，激光系統(tǒng)模塊304被豎向地或以另一個角度定位。殼體302的一個或多個空部分306可以被設(shè)置成接收附加的或較大的激光系統(tǒng)模塊304，以便允許模塊化的系統(tǒng)300根據(jù)工業(yè)激光加工或應(yīng)用來接收現(xiàn)場更新、降級或重新配置，并且還允許一個用于不同類型的激光系統(tǒng)的靈活的平臺。激光系統(tǒng)模塊304可以包括一對泵浦模塊308、310、增益模塊312、控制模塊314、功率模塊316以及冷卻模塊318。將理解的是，多種激光系統(tǒng)模塊304可以被省略或具有相應(yīng)的與其他激光系統(tǒng)模塊304結(jié)合的功能。增益模塊312被設(shè)置成產(chǎn)生一個激光系統(tǒng)輸出束，例如，用光纖激光振蕩器或光纖激光放大器，并且泵浦模塊308、310被光學(xué)地耦合到增益模塊312以便給增益模塊312提供一個光學(xué)泵浦能量源。功率模塊316被設(shè)置成接收電氣線路電壓，并且給其他激光系統(tǒng)模塊304中的一個或多個提供功率。冷卻模塊318被設(shè)置成維持或調(diào)節(jié)激光系統(tǒng)模塊304中的一個或多個(諸如，泵浦模塊308、310和增益模塊312)的溫度，這些增益模塊可以生成相當(dāng)大量的熱量。

控制模塊314被設(shè)置成執(zhí)行用于激光系統(tǒng)模塊304中的一個或多個的控制操作。在典型的實施例中，激光系統(tǒng)模塊304中的每個(包括控制模塊314)包括至少一個MCU，所述至少一個MCU可以用特定的激光系統(tǒng)模塊304和用其他激光系統(tǒng)模塊304提供多種控制功能、監(jiān)控功能和同步功能。激光系統(tǒng)模塊304的MCU通過通信總線被耦合，以允許多種通信和實現(xiàn)激光系統(tǒng)模塊304之間的多種交互。例如，來自冷卻模塊318的輸出可以取決于在泵浦模塊310內(nèi)檢測到的溫度。該通信總線可以包括一個允許在多個MCU之間進(jìn)行JTAG通信的更新總線部分，諸如，JTAG總線?？刂颇K314可以被指定為主模塊，剩余的激光系統(tǒng)模塊304被指定為從模塊，并且該JTAG總線可以以控制模塊310開始、被串聯(lián)布置在多個激光系統(tǒng)模塊304之間。

在代表性實施例中，JTAG總線被直接耦合到從模塊的MCU的JTAG端口內(nèi)，并且被耦合到主控制模塊314的一個模塊間通信端口?？刂颇K314的MCU的JTAG端口暴露于控制模塊314的外部上的更新插頭接口320處。外部計算設(shè)備322(諸如，便攜式膝上型計算機(jī)或移動手持計算設(shè)備)可以包括一個標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ羞B接器324，該連接器可以耦合到更新插頭接口320，以便提供一個通信路徑以更新或調(diào)試多個激光系統(tǒng)模塊304。在典型的實施例中，MCU中的每個都具有一個在MCU的GPIO寄存器內(nèi)進(jìn)行預(yù)先配置的、對應(yīng)于MCU類型或激光系統(tǒng)模塊類型的位排列。外部計算設(shè)備322包括激光系統(tǒng)模塊類型特定固件更新和一個將GPIO位排列映射到對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊類型和固件更新的列表。

通過使用通信總線的更新總線部分和GPIO寄存器模塊識別，每個MCU的固件都可以在JTAG總線上經(jīng)由單個更新插頭接口320被快速地更新，而不需要直接接入每個模塊。外部計算設(shè)備322可以包括一個或多個處理器和有形的、非暫時的計算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，一個或多個光學(xué)介質(zhì)盤、易失性存儲器設(shè)備(諸如，DRAM或SRAM)或非易失性存儲器或存儲設(shè)備(諸如，硬盤驅(qū)動器、NVRAM以及固態(tài)驅(qū)動器(例如，閃存驅(qū)動器))。所述一個或多個處理器可以執(zhí)行存儲在有形的、非暫時的計算機(jī)可讀介質(zhì)中的一個或多個上的計算機(jī)可執(zhí)行的指令，從而執(zhí)行用于控制模塊314的MCU以及耦合到通信總線的其他MCU的更新操作。

在一些實施方案中，兩個或更多個激光系統(tǒng)模塊304可以是大體上相同的，諸如，泵浦模塊308、310。激光系統(tǒng)模塊304之間的通信總線的更新總線部分的串聯(lián)關(guān)系可以限定一個模塊順序，以使得相同的模塊可以被分配一個位置并且在操作期間被識別為所分配的位置中的一個激光系統(tǒng)模塊。此外，基于所分配的位置或模塊順序，其他方面相同的激光系統(tǒng)模塊可以被發(fā)送模塊位置相關(guān)的固件文件。在一些實施例中，一個總線模式選擇切換命令可以是從外部計算設(shè)備322發(fā)送的或者在控制模塊314或模塊化激光系統(tǒng)300上的其他地方選定的，以便在固件更新過程期間啟用更新總線部分并且在完成之后禁用更新總線部分，以使得在模塊化激光系統(tǒng)300的正常操作期間防止更新總線部分上的噪聲或其他非故意的信號。

圖4示出了提供模塊化激光系統(tǒng)的代表性激光系統(tǒng)模塊402和多個其他激光系統(tǒng)模塊404、406之間的通信路徑的通信總線400。激光系統(tǒng)模塊402包括至少一個MCU 408，所述MCU包括處理器410、耦合到處理器410的存儲器412，并且包括多個耦合到處理器410和存儲器412并且與激光系統(tǒng)模塊402的多種任務(wù)和功能相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備414以及GPIO 416，包括但不限制于與激光波形生成、控制和監(jiān)控相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。參數(shù)可以包括功率、調(diào)制、溫度、電壓、電流等。在典型的模塊化激光系統(tǒng)內(nèi)，其他激光系統(tǒng)模塊404、406中的一個或多個可以與激光系統(tǒng)模塊402相同或不同。例如，激光系統(tǒng)模塊402可以被設(shè)置成通過一個或多個增益纖維(例如，一個增益模塊)生成輸出束，或被設(shè)置成生成并且結(jié)合光學(xué)泵浦能量以用于通過光纖遞送到一個生成輸出束的分立的增益激光系統(tǒng)模塊。在另一些實施方案中，激光系統(tǒng)模塊402可以被設(shè)置成控制、開關(guān)功率或調(diào)節(jié)其他激光系統(tǒng)模塊404、406的熱屬性。

通信總線400包括被設(shè)置成在激光系統(tǒng)模塊402和其他激光系統(tǒng)模塊404、406之間運(yùn)送多種通信信號的多種模塊間通信線路418。通信總線400的模塊間通信線路418通常被耦合到RS485收發(fā)器420、422，以轉(zhuǎn)換用于在激光系統(tǒng)模塊402、404、406之間可靠的傳輸?shù)亩鄠€通信信號。舉例而言，通過DB25帶狀電纜424、426，串聯(lián)地和/或并聯(lián)地，將轉(zhuǎn)換的信號耦合在激光系統(tǒng)模塊402、404、406之間。將理解的是，多種電纜和連接器可以被用來將通信總線400連接在多種激光系統(tǒng)模塊之間。

一個或多個更新總線線路428被包括在模塊間通信線路418內(nèi)。在代表性實施方案中，更新總線線路428包括可以運(yùn)送四個JTAG信號(TDI、TDO、TCK和TMS)的JTAG總線線路430a-430e。TCK信號和TMS信號分別通過JTAG總線線路430d和430e在激光系統(tǒng)模塊402、404、406之間并行傳播，并且被耦合到MCU 408的JTAG端口432的TCK引腳和TMS引腳。用于激光系統(tǒng)模塊402的TDI信號通過JTAG總線線路430a被接收作為來自激光系統(tǒng)模塊404的TDO信號，并且來自激光系統(tǒng)模塊402的TDO信號通過ITAG總線線路430b被發(fā)送以在激光系統(tǒng)模塊406的TDI輸入處被接收，從而在激光系統(tǒng)模塊402、404、406之間串聯(lián)地布置和耦合TDI信號和TDO信號。來自最后的模塊(例如，激光系統(tǒng)模塊406)的TDO信號通過JTAG總線線路430c被耦合到串聯(lián)布置的最初的模塊(例如，激光系統(tǒng)模塊404)，以便將返回的TDO信號提供到給最初的模塊。在典型的實施例中，該最初的模塊被指定為主激光系統(tǒng)模塊并且每個其他的激光系統(tǒng)模塊被指定為從激光系統(tǒng)模塊。通過JTAG端口432，更新總線線路428的JTAG總線線路430a-430e直接接入MCU 408的多種部件(包括處理器410的寄存器、存儲器412、外圍設(shè)備414以及GPIO 416)，包括在激光系統(tǒng)模塊402以及其中定位有激光系統(tǒng)模塊402的激光系統(tǒng)的激活操作期間。

模塊間通信線路418可以包括一個或多個模塊選擇線路434，所述模塊選擇線路可以被用來在正常操作期間選擇性地啟用或禁用更新總線線路428，以便防止MCU 408內(nèi)與通過更新總線線路428傳輸?shù)目赡軗p壞或鎖定MCU 408的噪聲或不期望的信號的潛在的信號沖突。在通過模式選擇線路434的斷言啟用更新總線線路428之后，可以使用JTAG協(xié)議將一個固件更新發(fā)送到MCU 408。在代表性實施例中，激光系統(tǒng)模塊402的激光系統(tǒng)模塊類型經(jīng)由數(shù)據(jù)總線線路428通過MCU 408的GPIO 416的寄存器或其他I/O中預(yù)先限定的位排列可識別。通過更新總線線路428所限定的串聯(lián)布置，用于對應(yīng)的激光系統(tǒng)模塊類型的適當(dāng)?shù)墓碳驴梢员谎杆龠B續(xù)地發(fā)送到激光系統(tǒng)模塊402、404、406中的每個，以簡化激光系統(tǒng)的更新，允許更容易的重閃時間，從而提高激光系統(tǒng)的可服務(wù)性、可制造性和總體組織靈活性。

圖5示出了被定位在模塊化的激光系統(tǒng)的一個激光系統(tǒng)模塊內(nèi)的MCU 500的一部分。MCU 500包括一組可以在激光系統(tǒng)模塊內(nèi)或在激光系統(tǒng)模塊之間用于多種輸入/輸出目的的GPIO引腳502。在MCU500的正常操作期間，GPIO引腳502可以被啟用、被禁用、可讀和可寫入，通常到二進(jìn)制高值和低值。二進(jìn)制值被存儲在GPIO硬件寄存器內(nèi)并且通過MCU 500的CPU可訪問。該寄存器內(nèi)的所述二進(jìn)制值還通常通過一個或多個MCU調(diào)試協(xié)議(諸如，JTAG)直接可訪問?？梢杂肎PIO引腳中的一個或多個以及GPIO硬件寄存器內(nèi)的對應(yīng)的位排列為不同類型的激光系統(tǒng)模塊分配一個激光系統(tǒng)模塊類型標(biāo)識符。例如，在第一激光系統(tǒng)模塊MCU GPIO寄存器504的編程期間，在1010處通過四個GPIO引腳限定的一個位排列506可以指定第一激光系統(tǒng)模塊類型。在第二激光系統(tǒng)模塊MCU GPIO寄存器508中，1011處的一個位排列可以指定第二激光系統(tǒng)模塊類型，并且在第三激光系統(tǒng)模塊MCU GPIO寄存器512中，0100處的一個位排列可以指定第三激光系統(tǒng)模塊類型。在通過JTAG總線耦合的多個激光系統(tǒng)模塊的一個JTAG掃描期間，可以基于MCU GPIO寄存器內(nèi)的位排列來識別不同類型的激光系統(tǒng)模塊，并且固件文件可以被快速地發(fā)送以基于所檢測到的不同的激光系統(tǒng)模塊類型來更新不同的MCU中的每個。在典型的實施例中，用于相同模塊的激光系統(tǒng)模塊位排列可以是相同的，但是在一些實施例中相同模塊具有不同的位排列。

已經(jīng)參考例示的實施方案描述和例示了所公開的技術(shù)的原理，將認(rèn)識到，在不偏離這樣的原理的前提下，可以在布置和細(xì)節(jié)方面修改例示的實施方案。例如，以軟件示出的例示的實施方案的元件可以以固件實施并且反之亦然。此外，來自任一個實施例的技術(shù)可以與在其他實施例中的一個或多個中描述的技術(shù)組合。將理解的是，程序和功能(諸如，參考例示的實施例描述的那些)可以被實施在單個硬件模塊或軟件模塊中，或可以提供單獨的模塊。上文的具體布置被提供是為了便于例示，并且可以使用其他布置。

鑒于所公開的技術(shù)的原理可以應(yīng)用到許多可能的實施方案，應(yīng)認(rèn)識到例示的實施方案僅是代表性的實施例且不應(yīng)被認(rèn)為限制本公開內(nèi)容的范圍。在這些部分中具體提到的替代方案僅僅是示例性的且不構(gòu)成在本文中所描述的實施方案的所有可能替代方案。例如，在本文中所描述的系統(tǒng)的多種部件可以在功能和用途上組合。因此，我們要求保護(hù)在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的所有權(quán)利。