HLDI — лазерная установка прямого экспонирования

Лазерная установка для засветки фоторезиста — система прямого лазерного экспонирования (Laser Direct Imaging) для изготовления печатных плат: лазер засвечивает рисунок прямо на фоторезисте, без фотошаблонов. Этот репозиторий содержит программу для ПК и прошивку контроллера установки в одном проекте.

Проект создан на основе разработки энтузиастов с форума radiokot.ru. Автор оригинальной установки, прошивки и ПО — AlphaCrow:

• тема на форуме: https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=119089
• telegram: https://t.me/+NOX32LwJiS83MWQy

Оригинальная программа для ПК была написана на Forth (Win32), а прошивка контроллера — на C для STM32F103. Данный репозиторий портирует и то, и другое в современный кроссплатформенный и поддерживаемый вид, сохраняя протокол обмена и поведение управления точно соответствующими оригиналу.

HLDI/
├── pc-software/     Программа для ПК (Python + PySide6)
│   └── hldi/        ядро (протокол, gerber, экспонирование) · hardware · gui
├── firmware/        Прошивка контроллера (Arduino)
│   ├── HLDI_Firmware/       STM32F103 «Blue Pill» — точный порт (STM32duino)
│   ├── HLDI_Firmware_AVR/   Arduino Uno/Nano/Mega — упрощённый вариант
│   └── HLDI_Firmware_ESP32/ ESP32 — беспроводная связь (WiFi + BLE) + поиск
└── docs/
    └── PROTOCOL.md  спецификация общего протокола обмена и обнаружения

Десктопное приложение на PySide6, которое:

• разбирает файлы Gerber (RS-274X, включая апертурные макросы) и сверловки Excellon;
• растрирует изображение и выполняет построчное лазерное экспонирование;
• управляет контроллером по протоколу обмена (есть встроенный бэкенд-симулятор, поэтому работает и без оборудования) и подключается через USB, WiFi или Bluetooth — устройства WiFi и BLE находятся автоматически;
• предоставляет полный интерфейс оператора: просмотрщик Gerber, камера совмещения, ручное перемещение/позиционирование, экспонирование с регулировкой мощности и скорости «на лету», окна смещений и настройки ПИД, меню и горячие клавиши.

cd pc-software
pip install -r requirements.txt
python run.py

Подробности — в pc-software/README.md.

Arduino-порт прошивки контроллера STM32F103 в трёх вариантах:

• HLDI_Firmware/ — точный порт для STM32F103C8 «Blue Pill» (STM32duino): бинарный командный протокол, ПИД-регулятор двигателя каретки с обратной связью по квадратурному энкодеру, шаговый двигатель стола с таблицей разгона и ШИМ лазера с попиксельной засветкой из буфера ОЗУ.
• HLDI_Firmware_AVR/ — упрощённая сборка для Arduino Uno / Nano / Mega: тот же протокол обмена, оси по STEP/DIR без обратной связи и лазер через analogWrite; для стендовой проверки и простых задач (не замена прошивке STM32).
• HLDI_Firmware_ESP32/ — беспроводная сборка для ESP32: тот же протокол поверх WiFi (TCP) и Bluetooth (BLE), с автоматическим обнаружением устройства (UDP-маяк, отвечающий на широковещательные запросы), настройкой WiFi через USB, приёмным буфером и автоматическим переподключением к WiFi.

Оригинальная прошивка — это STM32F103, а не AVR. Поэтому точный Arduino-таргет — STM32F103C8 «Blue Pill» на ядре STM32duino, тот же микроконтроллер, что и в оригинале. 8-битный AVR не способен воспроизвести связку аппаратных таймеров, на которой держится конструкция, — поэтому AVR-сборка является осознанно упрощённым функциональным подмножеством.

Карта модулей и инструкции по сборке (Arduino IDE или PlatformIO) — в firmware/README.md.

Прошивка и программа для ПК используют один протокол, описанный в docs/PROTOCOL.md. Обе реализации проверены на побайтовое совпадение кадров (например, CMD_MVX с аргументом -12345 кодируется в D6 07 C7 CF FF FF 0A 7B 04 E7 с обеих сторон).

В ходе портирования заголовок прошивки (hldi.h) раскрыл истинные константы протокола — маркеры кадра 0xD6/0xE7 и последовательные идентификаторы команд 0–17 — и protocol.py на стороне ПК был исправлен под точное соответствие.

• Программа для ПК: рабочий прототип, запускается на симуляторе и на реальном оборудовании.
• Прошивка: полный Arduino/STM32duino-порт, структурированный по модулям оригинала.

Самый требовательный к реальному времени элемент тракта экспонирования (синхронизированная с энкодером попиксельная засветка лазера) сохраняет явные точки расширения, чтобы на реальном оборудовании можно было включить исходную тесную связку через прерывания с прямой настройкой регистров STM32.

Лазерная установка для засветки фоторезиста, её прошивка и программа для ПК разработаны энтузиастами с форума radiokot.ru; автор — AlphaCrow. Данный репозиторий является портом и модернизацией этой работы.

См. файл LICENSE.