第553章 绘图机（1 / 2）
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铅笔在硫酸纸上沙沙地响，吕辰正趴在桌上改工业计算机的版图。
吴国华端着一个搪瓷缸子就走了进来，在吕辰办公桌对面，一边慢悠悠的喝着，一边看着吕辰画图。
GY-CU-01主控核心的金属层画完了三分之一，线条密得像蜘蛛网，每一根都要用手工画，容不得半点差错。
吕辰没抬头，随口说了一句：“国华，有话就说，别跟个闷葫芦似的。”
吴国华把搪瓷缸子往桌上一墩。
“吕辰，我跟你说个事。”
吕辰放下铅笔，抬起头。
吴国华的表情不太对，眉头拧着，嘴唇抿成一条线，像是憋了很久。
吕辰从兜里掏出烟，递给他一根。
“国华，有什么事就说，咱们兄弟有什么为难的？”
吴国华接过烟，放在桌上，用手指来回拨弄。
“以前咱们画版图，画完了拿红膜刻出来，虽然慢，但好歹能看见。哪条线跟哪条线挨得太近，拿眼睛一扫就知道。现在倒好，全在终端上敲命令。进步是进步了，可总感觉跟盲婚哑嫁没什么区别！”
吕辰没接话，拿起打火机，把烟点燃吸了一口。
吴国华说：“这星河CAD，咱们一开始就用在昆仑1的芯片设计上，可是从第一版到第二版，都是一个套路。”
他拿过吕辰的打火机，也把烟点燃吸了一口。
“我们在终端上敲命令，跑仿真，屏幕上跳出来一行‘ALLTESTSPASSED’，签完字就送流片了。”
吕辰没说话，抽烟。
吴国华使劲吸了一口，烟从鼻子里喷出来，在灯光下翻滚。
“这颗芯片到底长什么样？我的版图画得对不对？金属线的间距够不够？接触孔的位置偏了没有？哪个拐角容易断线？我一点数都没有。”
吴国华使劲吸了一口，烟从鼻子里喷出来，在灯光下翻滚。
“如今已经是昆仑1的第三版设计了，星河CAD也升了级。按理说，该解决的问题都解决了，可越到这个时候心里就越没底，咱们这帮人熬了几个月，这万一要是流片回来出了问题，一批晶圆全废，几十万块钱打水漂，到时候怎么和宋教授交代？怎么跟刘教授交代？”
吕辰点点头：“你想什么做？”
“我想要一个能看见的东西。”吴国华说，“版图数据从午马机出来，画在纸上，能摊在桌上看。哪里有问题，红笔一圈，一目了然。”
他在桌上比划了一下：“原理跟光绘仪一样，但精度不需要那么高。光刻机要微米级，这个做到零点几毫米就够了。运动平台咱们就参考键合机，脉冲电机、光栅尺、控制卡，全是现成的。无非是把键合头换成笔。”
他顿了顿，看着吕辰：“我这实在抽不出手，昆仑1的芯片不等人。吕辰，你能不能帮我做一下？”
“等着要？”
“对，等着要，最好在昆仑1第三版验证完成之前出来！”
吕辰靠在椅背上，盯着天花板看了几秒。
“行，这活我接了。”
当天下午，吕辰把雷应元叫到办公室，把吴国华的需求说了一遍。
雷应元听完，眼睛亮了。
“师兄，这个事能做。键合机的运动平台我研究过，有X-Y两个自由度，光栅尺闭环，精度±1.8微米。咱这个绘图仪精度要求低两个数量级，做到±0.1毫米就够了，那是闭着眼睛都能达到的水平。”
“那你觉得怎么干？”吕辰递给他一根烟。
雷应元没接烟，合过一张纸，掏出笔就画。
他画了一个简图：一个龙门式的X-Y平台，底座是铸铁的，横梁是铝型材的，X轴在下，Y轴在上，笔架装在Y轴的滑台上。
“步进电机就够了，不需要伺服。步距角1.8度，配合丝杆导程5毫米，每一步的位移是25微米。人眼的极限分辨率大概是100微米，25微米的步距绰绰有余。”
他在图上标了几组数字：“X轴行程1200毫米，Y轴900毫米，A0纸正好放下。”
“丝杆和导轨呢？”
“滚珠丝杆，直线导轨，都是标准件，自动化控制中心就有。底座和横梁找牛大九群师傅加工，铝型材的框架自己搭。”
雷应元抬起头：“师兄，只要两个星期，我带着建华、邹明他们六个，把机械部分给你做出来。”
雷应元眼神很定，不像是在吹牛。
“行。”吕辰说，“你去通知他们，明天一早开干。”
雷应元又在纸上画了几笔，自言自语的嘀咕，什么“底座找平”“导轨平行度”“丝杆预紧”，仿佛脑子里已经在组装那台机器了。
吕辰没打断他，点了根烟，慢慢抽着。
等雷应元画完了，吕辰才开口：“机械的事你负责，我不操心。但我有一条，别蛮干，遇到搞不定的，早点说。”
“放心吧师兄。”雷应元把粉笔放下，拍了拍手上的灰，“搞机械的，没有搞不定的东西，只有没找对的方法。”
雷应元雷厉风行，直接就来到自动化控制中心，拿了两根丝杆，长度1300毫米和1000毫米，导程5毫米。
导轨配的是直线导轨，滑块是法兰型的，安装方便。
步进电机选的是两相混合式，步距角1.8度，扭矩够大，驱动也简单。
铝型材选了40×40的方管，壁厚3毫米，刚度够了，重量也不大。
材料配齐，带着毛建华、邹明、王磊、赵大江等六人就开干。
就在雷应元等人忙着的时候，吕辰把诸葛彪请到了办公室。
吕辰把事情说了一遍。
诸葛彪叼着烟，翘着二郎腿：“啧啧啧，国华也是被逼急了，连绘图仪这种土办法都想出来！”
诸葛彪把烟拿下来，弹了弹烟灰。
“不过这的确是个问题，芯片设计做到这个份上，逻辑能仿真，时序能收敛，功耗能达标，可就是看不见自己设计出来的东西长什么样。”
“是啊，所以说这不是国华的问题，是星河CAD就原本就应该有的。”
吕辰把烟灰缸往他面前推了推。
“有了这个绘图仪，验证结束后，设计师就能看见。看见了，心里就有底了。心里有底了，设计出来的东西就不一样。”
诸葛彪嘿嘿笑了起来：“我看咱们立个项，这东西看着简单，用处可大着呢，咱们红星所虽然不改行做打印机，但既然做了，总得有个说法，嘿嘿，到时候找李书记一报……”
吕辰也笑了起来：“怎么，有好东西？”
“红塔山有两箱！还有红双喜、红牡丹，装了一后备箱！”
诸葛彪砸巴着嘴，一脸神秘的道：“白壳的也不少！”
“分我几条红塔山，其他都归你。”
诸葛彪一脸肉疼的样子。
“行！”
两人嘿嘿笑了起来，仿佛已经抽着好烟了。
过了一会儿，才开始谈正事。
吕辰在草稿纸上画了一个大大的框图。
“应元那边负责机械，咱们这边负责控制和微程序。核心思路就一句话，午马机直接控制，不要控制卡，不要接口芯片。”
诸葛彪把烟从嘴里拿下来：“怎么个直接法？”
“午马机的I/O口，直接输出脉冲。”吕辰在黑板上画了几条线，“步进电机需要脉冲信号，午马机有数字量输出芯片，8路输出，驱动电流够不够？”
诸葛彪想了想：“不够，午马机输出的是TTL电平，5伏，几个毫安。步进电机驱动器需要的是光耦隔离的信号，电流至少10毫安。中间要加一级驱动。”
“那就加。”吕辰说，“几个三极管的事，半天能不能搞定！”
“半天？”诸葛彪哼了一声，“我两个小时就能给你焊好。问题是，午马机那边怎么发脉冲？”
吕辰在纸上画了几笔：“微程序控制，每一位都可以单独置高置低，用循环指令控制高低电平的持续时间，就能产生脉冲信号。频率不需要太高，几百赫兹就够了，步进电机跑太快容易丢步。”
诸葛彪点点头：“用循环指令做延时，那得需要一台午马机专门伺候绘图仪。版图数据提前解析好，画图的时候只管发脉冲。”
吕辰道：“X轴和Y轴要同时运动，才能画出斜线和曲线。直线插补算法我来写吧。”
诸葛彪道：“那我搭微程序框架。”
他掰着手指头数了数：“第一步，实现单轴运动，X轴能动，Y轴能动。第二步，实现直线插补，从A点到B点。第三步，解析版图数据，支持多条线段连续绘制。七天，能不能跑通？”
吕辰想了想：“五天，把直线插补跑通，再用两天做版图数据解析，七天刚好。”
分工完毕，两人开始工作了起来。
当天晚上，吕辰就跑到了数字孪生实验室的机房。
他们申请的午马机到了，还在忙着装修机房。
吕辰开了一台先用上了。
他把一个黑皮本子摊在桌上，上面写满了伪代码和草稿。
直线插补的原理简单，从A点到B点，X方向要走ΔX步，Y方向要走ΔY步，步数多的那个轴做主步进，另一个轴做从步进。
每一步主步进的时候，判断从步进的位置偏差，累积到一个步进阈值就发一个脉冲。
这是DDA算法，数字微分分析器，60年代就已经很成熟了，但要把这个算法写成微程序，在午马机上跑起来，还要控制外部的步进电机，就不是理论问题，是工程问题了。
他盯着屏幕，手指在键盘上敲了一行命令，打开了一个新的文件。
他在文件的开头写了一行注释：
DRAW_LINE:从(X1,Y1)到(X2,Y2)画直线
输入:R1=X1,R2=Y1,R3=X2,R4=Y2
输出:无
破坏:R5,R6,R7,R8,R9,R10
然后他停下来，靠在椅背上，闭着眼睛想了一会儿。