用于3D打印喷头的温控芯片、调试系统及3D打印机的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种用于3d打印喷头的温控芯片、一种调试系统及一种3d打印机。

背景技术：

在3d打印机的打印喷头组成结构中，用于对喷头温度进行控制的温控电路是重要的组成部分，温控电路的效果决定了最终成品的打印质量。

在温度控制电路的设计开发过程中，抓取电路内部信号进行观察和控制是一个必不可少的调试步骤。但是，一般而言，一个电路系统对外部所展现出来的接口只有其管脚io，内部信号被埋藏在电路内部；对于开发调试人员来讲，电路内部信号既不可见、也无法方便地进行直接控制，也就难以实现对温控电路的调试。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于3d打印喷头的温控芯片、调试系统及3d打印机，能够方便调试人员对集成于片内的温控电路进行调试。

第一方面，本说明书实施例提供了一种用于3d打印喷头的温控芯片，其特征在于，包括温控电路、调试电路以及用于连接上位机的接口模块，其中，所述温控电路用于控制所述喷头的温度，所述调试电路用于对所述温控电路进行调试，所述调试电路包括：

第一调试寄存器，所述第一调试寄存器的一端与所述温控电路中目标模块的输出端连接，另一端连接所述接口模块，用于捕获所述目标模块的输出数据，以将所述输出数据通过所述接口模块输出到所述上位机；

数据选择器，包括第一输入端、第二输入端、选通端和输出端，所述数据选择器的输出端与所述目标模块的输入端连接，所述第一输入端用于输入所述目标模块在正常工作模式下的输入信号；

第二调试寄存器，所述第二调试寄存器的一端与所述数据选择器的选通端连接，另一端连接所述接口模块，用于基于所述上位机的控制指令，对所述选通端进行控制，以使得所述目标模块工作在调试模式；

第三调试寄存器，所述第三调试寄存器的一端与所述第二输入端连接，另一端连接所述接口模块，用于将调试人员通过上位机输入的调试数据写入到所述目标模块，以对所述目标模块进行调试。

进一步地，所述目标模块属于所述温控电路中的时序逻辑电路。

进一步地，所述目标模块为所述温控电路中状态机的状态寄存器。

进一步地，所述目标模块为所述温控电路中用于存储参数的参数寄存器。

进一步地，所述目标模块属于所述温控电路中的组合逻辑电路。

进一步地，所述接口模块采用uart串口、iic接口、spi接口、apb总线接口或axi总线接口。

进一步地，所述数据选择器为二选一选择器、三选一选择器或四选一选择器。

进一步地，所述温控芯片为专用集成电路asic芯片。

第二方面，本说明书实施例提供了一种调试系统，包括上位机以及上述第一方面提供的温控芯片。所述上位机与所述温控芯片的接口模块连接。所述上位机用于从所述温控芯片中的第一调试寄存器，读取温控电路中目标模块的输出数据。所述上位机还用于先控制所述温控芯片中的第二调试寄存器将所述目标模块的调试通路选通，使得所述目标模块工作在调试模式，再控制所述温控芯片中的第三调试寄存器向所述目标模块输入调试数据，以对所述目标模块进行调试。

第三方面，本说明书实施例提供了一种3d打印机，包括：打印机主体、喷头以及上述第一方面提供的温控芯片。所述喷头设置于所述打印机主体上，用于喷射打印材料，所述温控芯片用于控制所述喷头的温度。

本说明书实施例提供的用于3d打印机喷头的温控芯片，相比于现有的温控芯片，在片内增设了调试电路，这样就可以通过上位机控制接口逻辑读取温控电路内部的调试信息以及设置电路内部的信号值，提高了芯片内部信号的可观测性以及可控制性，方便调试人员对集成于片内的温控电路进行调试，满足对3d打印机温控芯片的调试需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本说明书实施例第一方面提供的一种温控芯片的模块框图；

图2为本说明书实施例提供的一种示例性温控芯片的电路示意图；

图3为本说明书实施例提供的另一种示例性温控芯片的电路示意图；

图4为本说明书实施例第二方面提供的一种调试系统的系统示意图；

图5为本说明书实施例第三方面提供的一种3d打印机的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

第一方面，本说明书实施例提供了一种用于3d打印喷头的温控芯片，如图1所示，该温控芯片10包括：包括温控电路11、调试电路12以及用于连接上位机的接口模块13。

其中，温控电路11用于控制3d打印喷头的温度。本实施例中，温控电路11的具体结构可以参照现有的用于3d打印喷头的温控电路，此处不做详述。

调试电路12用于对温控电路11进行调试，具体可以用于读取温控电路内部的调试信息以及设置电路内部的信号值。通过在芯片内部设置相应的调试电路12，提高芯片内部信号的可观测性以及可控制性，有利于满足对3d打印机温控芯片的调试需求。

本实施例中，将温控电路11中需要调试的电路模块称为目标模块110，也就是调试人员需要读取调试信息以及通过片外写入调试信号值的模块，目标模块110的输出数据即为需要读取的调试信息，输入数据可以是由片外写入调试信号值，使得温控电路工作在调试模式。目标模块可以根据实际应用场景中，调试人员对温控电路的调试需求确定。可以理解的是，目标模块可以是一个电路模块，也可以包括多个电路模块，当包括多个电路模块时，需要针对每个电路模块均设置相应的调试电路。

具体来讲，调试电路12可以包括：第一调试寄存器121、第二调试寄存器122、第三调试寄存器123以及数据选择器124。

第一调试寄存器121的一端与温控电路11中目标模块110的输出端连接，另一端连接接口模块13，用于捕获目标模块110的输出数据，以将输出数据通过接口模块13输出到上位机。

第二调试寄存器122和第三调试寄存器123均通过数据选择器124与目标模块110连接。数据选择器124包括第一输入端i1、第二输入端i2、选通端c和输出端o。输出端o连接目标模块110的输入端，第一输入端i1用于输入目标模块110在正常工作模式下的输入信号。选通端c用于选择导通的输入端。

第二调试寄存器122的一端与数据选择器124的选通端c连接，另一端连接芯片的接口模块13，用于基于上位机的控制指令，对选通端c进行控制，以使得目标模块110工作在调试模式。

第三调试寄存器123的一端与数据选择器124的第二输入端i2连接，另一端连接芯片的接口模块13。第三调试寄存器123用于将调试人员通过上位机输入的调试数据写入到目标模块110，以对目标模块110进行调试。

本实施例中，数据选择器(mux)可以为二选一选择器、三选一选择器或四选一选择器等。其中，“二选一”是指从两个输入端中选择一个导通，“三选一”是指从三个输入端中选择一个导通，“四选一”是指从四个输入端中选择一个导通。具体数据选择器的确定根据实际应用场景中，需要的调试通道数量确定。举例来讲，若需要一个调试通道，则可以采用二选一选择器；若需要两个调试通道，则采用三选一选择器，此时包括两个第二输入端，分别连接一个第三调试寄存器；若需要三个调试通道，则采用四选一选择器，此时包括三个第二输入端，分别连接一个第三调试寄存器。

本文以采用二选一选择器的场景为例进行说明，即若选择通道0，即选通正常工作通道，目标模块工作在正常工作模式；若选择通道1，即选通调试通道，目标模块工作在调试模式，目标模块会接收调试人员通过第三调试寄存器写入的调试数据，完成向芯片内部电路的数值写入。

接口模块，是片内调试逻辑与片外之间的接口。芯片对外的接口可以是uart串口、iic接口、spi接口、apb总线接口或axi总线接口等。需要说明的是，接口控制逻辑不需要额外专门设计，它可以直接借用增设调试电路之前的温控芯片中已有的对外接口电路模块，以减小电路规模、节省面积资源。

本实施例中，上位机可以是计算机，也可以是mcu、dsp等，调试人员通过上位机与调试电路进行交互。

应理解的是，为了便于说明本实施例提供的技术方案，温控电路可以以有限状态机的通用电路结构来表示，将温控电路划分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。

在一种可选的实施例中，如图2所示，目标模块可以属于温控电路中的时序逻辑电路。例如，可以将温控电路中状态机的状态寄存器作为目标模块，和/或，将温控电路中用于存储参数的参数寄存器作为目标模块。这样得到的温控芯片可以满足调试人员对温控电路中某些时序逻辑电路的调试需求。

举例来讲，图2中的调试寄存器1即为上述第一调试寄存器，可以捕获状态机的寄存器输出值，将状态机的状态值抓取到片外，供调试人员查看，以提高温控芯片内部电路的可观测性。

图2中的调试寄存器2即为上述第三调试寄存器，可以存储状态变量的注入值，调试人员可以经由此寄存器，将温控芯片内部电路的寄存器节点强行置为指定的值，以此提高对片内电路的可控制性。

图2中的调试寄存器3即为上述第二调试寄存器，用于对数据选择器的选择输入端进行控制，当它选择通道0时，状态机工作在正常工作模式；当它选择通道1时，状态机的状态寄存器会接收调试人员从调试寄存器2写来的注入值，完成向芯片内部电路的数值写入。

以将用于存储参数的参数寄存器作为目标模块的场景为例，可以通过第一调试寄存器读取参数寄存器的输出数据例如可以包括期望达到的目标温度值，当调试人员需要查看该参数寄存器中存储的某些参数时，可以通过上位机控制接口逻辑，直接抓取的第一调试寄存器中相应的值即可。并且，可以进一步需要设置参数寄存器中存储的某些参数时，调试人员可以通过上位机控制接口逻辑，先将数据选择器的调试通路选中，然后再通过第三调试寄存器向该参数寄存器写入新的数据值，例如，可以将目标温度值强制设置为与正常工作模式不同的目标值。

以将状态机的状态寄存器作为目标模块的场景为例，可以通过第一调试寄存器读取状态寄存器的输出状态，当调试人员需要查看该状态寄存器的输出状态时，可以通过上位机控制接口逻辑，直接抓取的第一调试寄存器中相应的值即可。假设监测抓取的状态数据发现状态机存在一个非法状态，则可以进一步通过上位机控制接口逻辑，先将数据选择器的调试通路选中，然后再通过第三调试寄存器向该状态寄存器写入新的数据值，将该状态寄存器复位。

在另一种可选的实施例中，如图3所示，目标模块可以属于温控电路中的组合逻辑电路。例如，可以将温控电路中包含的温控算法模块作为目标模块。应理解的是，温控算法模块为硬件电路模块，如可以包括加法器以及乘法器等。这样得到的温控芯片可以满足调试人员对温控电路中某些组合逻辑电路的调试需求。

举例来讲，图3中的调试寄存器1即为上述第三调试寄存器，用于将组合逻辑的输入端，强行置为特定的值，以此提高对片内电路的可控制性。

图3中的调试寄存器2即为上述第二调试寄存器，用于控制数据选择器的选通端，值为0时组合逻辑工作在正常工作模式下，值为1时组合逻辑工作在调试模式。

图3中的调试寄存器3即为上述第一调试寄存器，用于抓取组合逻辑的输出逻辑值，供调试人员查看，以提高温控芯片内部电路的可观测性。

需要说明的是，图3中示出的接口模块以uart控制器为示例。

以将温控算法模块作为目标模块为例，可以通过第一调试寄存器读取温控算法模块的输出值，当调试人员需要查看温控算法模块的输出值时，可以通过上位机控制接口逻辑，直接抓取的第一调试寄存器中相应的值即可。例如，该输出值为温度控制量，用于使得3d打印机喷头的实际温度与目标温度值一致。进一步地，调试人员还可以通过上位机控制接口逻辑，先将数据选择器的调试通路选中，使得温控算法模块工作在调试模式，然后再通过第三调试寄存器向温控算法模块写入新的输入数据值，对温控算法模块进行调试。

在一种可选的实施例中，温控芯片可以是asic芯片(applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路)。当然，在本说明书其他实施例中，温控芯片可以是其他集成电路芯片。

综上所述，本说明书实施例提供的用于3d打印机喷头的温控芯片，相比于现有的温控芯片，在片内增设了调试电路，这样就可以通过上位机控制接口逻辑读取温控电路内部的调试信息以及设置电路内部的信号值，提高了芯片内部信号的可观测性以及可控制性，方便调试人员对集成于片内的温控电路进行调试，满足对3d打印机温控芯片的调试需求。

第二方面，本说明书实施例还提供了一种调试系统，用于对上述第一方面提供的温控芯片进行调试。如图4所示，该调试系统包括上位机42以及温控芯片41。

其中，温控芯片41为前述第一方面提供的温控芯片，其实现原理及产生的技术效果和前述第一方面提供的实施例相同，具体可参考前述第一方面提供的实施例中相应内容。

上位机42与温控芯片41的接口模块连接。上位机用于从温控芯片中的第一调试寄存器，读取温控电路中目标模块的输出数据。

另外，上位机42还用于先控制温控芯片中的第二调试寄存器将目标模块的调试通路选通，使得目标模块工作在调试模式，再控制温控芯片中的第三调试寄存器向目标模块输入调试数据，以对目标模块进行调试。

需要说明的是，本说明书实施例提供的调试系统，其实现原理及产生的技术效果已经在前述第一方面提供的实施例中进行了详细描述，具体可参考前述第一方面提供的实施例中的相应内容。

第三方面，本说明书实施例还提供了一种3d打印机。如图5所示，3d打印机50包括：打印机主体51、喷头52以及温控芯片53。

其中，打印机主体51与现有3d打印机类似，例如，可以包括壳体、样品台、带动喷头移动的移动机构等等，此处不做详述。喷头52设置于打印机主体51上，用于喷射打印原料。

温控芯片53为前述第一方面提供的温控芯片，用于控制喷头52的温度，以使打印材料的粘度符合打印过程的要求，具体采用了前述第一方面提供的温控芯片，其实现原理及产生的技术效果和前述第一方面提供的实施例相同，具体可参考前述第一方面提供的实施例中相应内容。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，框图中的每个方框、以及框图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

在本文中，诸如第一、第二和第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“多个”包括两个或大于两个的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。