通过光纤激光的内部通信总线的多激光模块编程相关申请的交叉引用
本申请要求享有2015年11月17日提交的美国临时专利申请No.62/256,571的权
益，该美国临时专利申请以整体引用的方式纳入本文。
技术领域
本公开内容涉及模块化的激光系统编程和操作。
背景技术
激光技术的突破和进步提供了激光束的越来越多的多种有用应用和工业实施方
式。光束可以被引向一个或多个靶标，以切割、焊接、退火、烧蚀、加热、熔化目标，或以选择
性方式在靶标上或在靶标内产生基于另一种类型的激光加工的效果。不同的应用通常需要
具有不同特性的光束，所述特性诸如是输出光束峰值功率、平均功率、响应时间、光束质量
和光束参数乘积、光束均匀性、光束精确度等的变化。然而，尽管存在多种应用以及支持应
用的对应的多种激光系统特性，激光系统依然被严格地设计以用于特定的应用，并且在不
替换整个激光系统的前提下，激光系统部件不能够被方便地替换、升级或更新。因此，需要
克服这些缺陷的进一步创新。
发明内容
根据所公开的技术的一方面，一种设备包括多个激光系统模块，所述多个激光系
统模块被耦合到包括一个模块更新总线的通信总线，每个激光系统模块都包括被耦合到该
模块更新总线的至少一个模块更新端口以及包括与该模块更新端口通信的至少一个微控
制器单元(MCU)，其中每个激光系统模块都被设置成基于一个类型识别符通过该模块更新
总线来接收一个模块更新指令，所述类型识别符位于对应的激光系统模块的至少一个MCU
的一个通用目的输入/输出(GPIO)寄存器内并且指示一个激光系统模块类型。
根据所公开的技术的另一方面，一种方法包括：调整激光系统的一个或多个激光
系统模块内的至少一个MCU内的一个GPIO寄存器的一个位排列(bit arrangement)，以使得
该位排列对应于一个激光系统模块类型；以及，将包括一个模块更新总线的通信总线布置
在所述一个或多个激光系统模块之间，以使得所述一个或多个激光系统模块中的主激光系
统模块的模块更新端口被设置成从一个计算设备接收指令来扫描该位排列并且基于所扫
描的位排列来更新每个激光系统模块的至少一个MCU的固件。
根据所公开的技术的又一方面，一种系统包括：一个联合测试行动组织(JTAG)适
配器；至少一个处理器，所述至少一个处理器被耦合到所述JTAG适配器；以及，一个或多个
计算机可读存储介质，所述一个或多个计算机可读存储介质包括所存储的指令，所述指令
响应于所述至少一个处理器的执行，导致该系统：通过所述JTAG适配器和一个激光系统的
JTAG总线来扫描至少一个激光系统模块，所述JTAG总线串联地耦合该激光系统的多个激光
系统模块；以及，基于所述至少一个激光系统模块的MCU的GPIO寄存器内的一个位排列来确
定一个激光系统模块类型。
从下面参考附图进行的详细描述中，所公开的技术的前述和其他特征和优势将变
得更加明显。
附图说明
图1是激光设备的示意图。
图2是激光模块更新方法的流程图。
图3是激光设备的立体图。
图4是激光系统模块和通信总线的示意图。
图5是微控制器单元和对应的位寄存器的一部分的俯视图。
具体实施方式
如在本申请和权利要求书中使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”以及“所述
(the)”包含复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，术语“包含”意指“包括”。另外，术语
“耦合”不排除在耦合项之间存在中间元件。
在本文中描述的系统、设备和方法不应被理解为以任何方式进行限制。而是，本公
开内容指向各个公开的实施方案(单独地以及彼此间以各种组合和子组合的方式)的所有
新颖的且非显而易见的特征和方面。所公开的系统、方法和设备既不限制于任何具体的方
面或特征或其组合，也不需要呈现任何一个或多个具体的优势或解决任何一个或多个具体
的问题。任何操作理论都是为了便于解释，但是所公开的系统、方法和设备不限制于这样的
操作理论。
尽管为了方便呈现而对一些公开的方法的操作以特定的顺次次序进行了描述，但
是应理解，这种描述方式包含了重新布置，除非通过下面陈述的特定的语言要求特定的次
序。例如，在一些情况下，顺次描述的操作可以被重新布置或被同时地执行。此外，为了简单
起见，附图可能未示出所公开的系统、方法和设备可以与其他系统、方法和设备结合使用的
各种方式。此外，本说明书有时使用术语像“产生”和“提供”来描述所公开的方法。这些术语
是对执行的实际操作的高水平抽象。对应于这些术语的实际操作将依赖于特定的实施方式
而改变，且可容易被本技术领域的普通技术人员识别。
在一些实施例中，值、程序或设备被称作“最低”、“最好”、“最小”或诸如此类。将意
识到，这样的描述旨在指示可以在许多被使用的功能替代方案间进行选择，且这样的选择
无须更好、更小或以其他方式优于其他选择。
在本文中，术语I/O意指数字输入和/或输出信号或端口或者模拟输入和/或输出
信号或端口。JTAG意指联合测试行动组织并且通常指用于集成电路或印刷电路板的编程、
测试和调试的工业标准的物理接口和设置。基本JTAG实施方式是通过以下四个信号实现
的：测试数据输入(TDI)、测试数据输出(TDO)、测试模式选择(TMS)以及测试时钟(TCK)。
RS485特定指由电信行业协会/电子联盟(TIA/EA)定义的通信标准并且被正式称为TIA-
485。RS 485是用于全双工多支路节点或半双工多支路节点的差分信令标准的物理层。
RS232指TIA-232，其是由TIA/EA维护的单端物理层标准。USB指通用串行总线标准。CAN意指
控制器局域网络并且指由ISO 11898-1、ISO 11898-3和ISO 11898-3或其他规范定义的物
理层或其他层。MCU是微处理器单元的缩写，其可以具有多种形式和架构，包括多种嵌入式
系统、可编程逻辑控制器(PLC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)以及现场可编程门阵列
(FPGA)。MBPS指兆比特每秒并且是数据传输速率的通用量度。LVDS指低电压差分信令。
图1例示了激光设备100，该激光设备多个激光系统模块，所述多个激光模块相互
耦合以执行该激光设备的不同功能。在典型的实施例中，激光系统模块是相互分立的，并且
可以用不同的模块互换或升级，或者可以通过添加或移除不同的模块来扩展或消减激光设
备100的多个特征。所述多个激光系统模块通常包括：控制激光系统模块102，其包括面向控
制的激光模块部件104、106、108；通信总线110，其还可以作为更新总线操作；以及微控制器
单元(MCU)112，其被耦合到激光模块部件104、106、108和通信总线110。
所述多个激光系统模块还包括增益激光系统模块114，该增益激光系统模块包括
增益纤维116和其他激光模块部件，所述其他激光模块部件包括耦合到通信总线110的微控
制器单元(MCU)118。通过增益纤维116，增益激光系统模块114产生可以被引向一个或多个
与激光加工相关联的激光靶标122的激光系统输出120。激光加工可以包括切割、焊接、退
火、标记、钻孔、图案形成等。激光系统输出120可以包括一个或多个具有多种输出功率、能
量、持续时间、束质量(包括单模)等的脉冲光束、连续波光束或准连续波光束。虽然仅例示
了一个增益激光系统模块114，但是将理解的是，可以使用多个增益激光系统模块，包括不
同的模块或大体上相同的模块，在激光设备100中所述多个增益激光模块被耦合在一起以
便产生激光系统输出120。
所述多个激光系统模块还包括一对泵浦激光系统模块124、126，每个泵浦激光系
统模块相应地包括一个或多个激光二极管泵浦模块128、130，所述激光二极管泵浦模块生
成泵浦光以用于递送到增益激光系统模块114的增益纤维116。泵浦激光系统模块124、126
还包括相应的MCU 132、134，所述MCU也被耦合到通信总线110。一个或多个泵浦驱动器136、
138被耦合到相应的MCU 132、134和激光二极管泵浦模块128，以便用受控电源(诸如，电压
或电流)驱动激光二极管。所生成的泵浦光为由增益纤维116所产生的激光系统输出120提
供能量源，并且由激光二极管泵浦模块128、130所生成的激光的输出功率调制与激光系统
输出120的输出功率调制相关联。在一些实施例中，激光二极管泵浦模块128、130以及对应
的泵浦激光系统模块124、126的质量、输出和/或类型可以是相同的或大体上相同的。可以
通过将类似的或不同的激光二极管泵浦模块添加到激光设备100来缩放激光系统输出120
的输出功率，并且可以通过用一个或多个替代激光系统模块置换出对应的激光系统模块来
解决与多种激光系统模块相关联的故障或升级问题。
在一些实施例中，可以在不替换激光系统模块的情况下执行对现有激光系统模块
中的一个或多个(诸如，MCU)的升级。例如，MCU 112通常包括代表多种类型的处理器140，诸
如，嵌入式系统中央处理器(CPU)，所述处理器被设置成执行用于MCU 112的多种数据处理
函数。MCU 112还包括易失性和/或非易失性存储器142，所述存储器被耦合到处理器140以
便为MCU 112提供高速存储和低速存储，包括固件存储。多个代表性外围设备144、146被耦
合到处理器140和存储器142以便提供MCU的多种控制器功能，诸如，定时器、控制算法、锁相
环、时钟信号、振荡器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等。MCU 112还包括其他多种外
围设备和输入/输出(I/O)，包括模块间通信端口148、通用串行总线(USB)端口150、联合测
试行动组织(JTAG)端口152和通用目的输入输出(GPIO)154。
更新现代嵌入式系统的固件(诸如，MCU 112、118、132、134中的固件)通常需要打
开激光设备100和对应的相应控制激光系统模块、增益激光系统模块或泵浦激光系统模块
102、114、124、126，以及执行一个或多个编程脚本。在通常使用激光设备100的大工业系统
中，这可能花费一小时或更多时间。几个不同的I/O端口可以被用于对一个系统编程，但是
当不同的激光系统模块被添加时，协调和验证编程的固件变得越来越困难。此外，提供附加
的内部通信总线增加了整个系统的成本和复杂度。串行类型的实施方式通常是缓慢的，需
要接入不同的激光系统模块内部。板级JTAG方法也是缓慢的，因为它们需要接入多种不同
的激光系统模块的MCU内部，并且典型的单端JTAG实施方式易受噪声影响。一些其他端口和
协议(诸如，USB、以太网以及控制器局域网络(CAN))通常需要太多的固件复杂度才是可行
的，并且其他协议(诸如，USB、串行、CAN)每次仅能够对单个激光系统模块MCU编程。
所公开的技术的一些实施方案可以被用来解决这些问题中的任何一个或多个，并
且在一些实施例中，提供一种从单个外部连接对激光设备100的多个(例如，全部)激光系统
模块内的多个(例如，全部)可编程器件编程的可靠方法。所公开的技术的一些实施方案花
费相当短的时间量来完成(因此减少建立时间和服务时间)、使得新的固件的部署和激光系
统以及激光系统模块的初始化编程更有效率，和/或减少与协调多个图像和多个更新操作
相关联的误差。
如图1中进一步示出的，激光系统更新设备156被耦合到控制激光系统模块102的
MCU 112，包括耦合到JTAG总线152。激光系统更新设备156通过USB端口158和JTAG适配器
160被耦合，该JTAG适配器被设置成将USB通信转换成JTAG通信。在一些实施例中，使用一个
以太网端口、RS-232、并行端口或其他通信端口来代替USB端口158以耦合到JTAG适配器
160。激光系统更新设备156可以是多种类型的计算设备(包括台式计算机或膝上型计算机、
移动设备或平板计算机等)中的任何一种。激光系统更新设备156通常还包括处理器162以
执行多种计算机操作，包括一个或多个用于激光设备100或激光系统模块的调试操作或更
新操作。处理器162被耦合到存储器164、I/O寄存器或端口166，并且激光系统更新设备156
通常包括显示器168，通过该显示器使用者可以查看一个或多个应用170和与所述应用接
口。应用170可以包括激光系统模块调试和MCU或其他控制器逻辑更新或激光系统分析程
序。
在激光设备100的代表性实施例中，通信总线110包括被设置成传播四个标准JTAG
信号的线路，所述四个标准JTAG信号是测试时钟(TCK)、测试数据输出(TDO)、测试数据输入
(TDI)和测试模式选择(TMS)。通信总线110通过RS485收发器172、174、176、178被连线到相
应的MCU 112、118、132、134，包括连线到对应的JTAG端口，诸如，JTAG总线152。通过使用
RS485来将通信总线110耦合到多种激光系统模块，包括用JTAG信号，可以获得改进的噪声
抗扰度和共模抑制，允许在噪声环境诸如工厂环境或由激光设备100生成的噪声中更新和
调试有源系统。在典型的实施例中，激光系统模块MCU(诸如，MCU 112)的JTAG引脚以高数据
传递速度(诸如，20MBPS)被耦合到一个对应的RS485收发器(诸如，RS485收发器172)和通信
总线110。虽然RS485使用差分信令并且可以被用来扩展高速度数字信号的范围和噪声抗扰
度，但是通常不使用JTAG或不使JTAG与通过RS485实现的多个模块之间的通信相关联。JTAG
通信协议提供一个快速接口以用于激光设备100的现场编程或重新编程，并且可以优于用
于内部固件开发和工厂使用的单端JTAG协议。此外，单点编程通常需要实现显著的电气系
统架构改变，包括使用系统内部的LVDS线路以用于几个可编程器件的编程。通过使用本文
中的JTAG系统和方法的特征，提供可更快速且更容易的重闪(reflash)时间，提高了多种激
光系统和设备中的可服务性、可制造性以及总体操作灵活性。
在一些实施例中，通信总线110进一步包括一个模式选择线路，该模式选择线路被
用来在激活正常操作期间禁用通信总线100的JTAG总线部分，以便防止MCU 112、118、132、
134中的一个或多个的伪复位或锁定，从而给激光系统模块的现有JTAG协议添加了稳健性
和安全性。可以通过激光系统更新设备156或用另一个设备断言(assert)该模式选择线路，
以便实现激光设备100的激光系统模块中的一个或多个的高速重新编程。在一些实施例中，
可以用激光设备100上的一个开关选择该模式选择线路。在另一些实施例中，可以在通信总
线110的现有线路上通过软件断言该模式选择线路，以便减少通信总线110的线路的数目。
该模式选择线路还可以被配置成使得需要专有硬件(诸如，激光系统更新设备156)切换模
式选择总线模式并且执行固件更新，从而防止来自未被授权的用户的意外更新。例如，激光
系统更新设备156可以通过运送JTAG信号和所述模式选择线路的专有电缆被耦合到激光设
备100，并且从那里耦合到MCU 112。使用JTAG信号和模式选择线路的代表性实施例不需要
启动引导装载(boot-loader)软件，因为JTAG可以是对MCU编程的本地(native)方式。因此，
存在由于用户错误、功率损失或未预见到的事件而致使激光设备100不可更新的相对低的
可能性。
为了更新对应的控制激光系统模块102、增益激光系统模块104以及泵浦激光系统
模块124、126中的MCU 112、118、132、134中的一个或多个的固件文件，激光系统更新设备
156包括存储器164内的固件更新文件166，该固件更新文件可以从激光系统更新设备156被
转移到MCU 112并且随后在通信总线110的JTAG部分上被转移到MCU 118、132、134的JTAG端
口。因为所述多个激光系统模块中的一个或多个彼此不同，所以存储器164进一步包括激光
系统模块类型GPIO映射168。激光系统更新设备156基于在对应的激光系统模块MCU中检测
到的GPIO寄存器配置来选择并且发送有固件更新文件166中的一个到激光设备100的一个
激光系统模块的一个MCU。例如，对于控制激光系统模块102，GPIO154包括一个将MCU 112识
别为一个控制激光系统模块类型MCU的GPIO寄存器位配置。激光系统更新设备156从存储在
存储器164内的固件更新文件166并且基于固件更新和激光模块类型GPIO映射168内的激光
系统模块类型的映射来选择一个对应于GPIO 154的寄存器内的位配置的固件更新。基于在
MCU 112、132、134的相应的GPIO寄存器中识别的激光系统模块类型，用耦合到控制激光系
统模块102的相同的激光系统更新设备156在通信总线110上顺次更新用于激光设备100的
MCU 118、132、134和其他激光系统模块MCU的固件文件。该更新过程可以是自动化的以使得
可以用激光系统更新设备156从单个会话迅速地更新激光设备100的全部多种激光系统模
块的固件文件(例如，在不到5分钟内)。
JTAG协议允许以串联方式布置多个JTAG兼容设备(compliant device)，从TDO到
TDI，通常起源于一个主模块并且其中信号延时到一个或多个从模块(slave module)。在图
1中示出的实施例中，控制激光系统模块102被指定为主模块并且增益激光系统模块114和
泵浦激光系统模块124、126是从模块。控制激光系统模块102的MCU112的JTAG端口152被耦
合到外部激光系统更新设备156，以用于初始化编程并且以便接收用于MCU 112和剩余激光
系统模块的MCU的固件更新。MCU 112通过模块间通信端口148被耦合到通信总线110。模块
间通信端口148包括多种通信线路连同JTAG线路TCK、TDO、TDI和TMS。每个从模块都从一个
在前的从模块(或针对串联的第一个从模块，从在前的主模块)接收TDI信号，并且发送一个
TDO信号到一个随后的从模块。最后的从模块的TDO引脚被连接到通信总线的TDO引脚，将
TDO反馈提供给主模块。从模块中的每个都包括内部逻辑和一个被耦合到通信总线110的总
线模式选择位，当该总线模式位被断言在对应的从模块内时，所述内部逻辑启用来自那个
模块的JTAG TDO。在一些实施例中，在通信总线110的模式选择线路上选择总线模式位。
图2示出了更新多模块或单模块激光系统的方法200。在202处，多模块激光系统的
相应的激光系统模块MCU的GPIO寄存器内的一个或多个位排列被调整成对应于相应的激光
系统模块的一个激光系统模块类型。例如，一个控制激光系统模块可以具有被设置有一个
指示MCU是控制激光系统模块MCU的位排列的MCU GPIO寄存器的一部分。一个泵浦激光系统
模块或增益激光系统模块的MCU GPIO寄存器内的一个位排列可以指示一个对应的泵浦激
光系统膜MCU或增益激光系统模块MCU。可以基于预先编程的位排列来接入、编程或更新单
个激光系统模块或多模块激光系统的多个模块。在多个激光系统模块实施例中，在204处，
一个包括模块更新总线(诸如，JTAG)的通信总线被布置在多个激光系统模块之间。
在206处，一个激光系统模块更新端口被设置用于多个激光系统模块中的选定的
一个(所述选定的一个可以被指定一个主激光系统模块)，以便允许通信接入以查看主激光
系统模块的MCU中的GPIO寄存器位排列，以及允许通过通信总线接入以查看从激光系统模
块的MCU中的GPIO寄存器位排列。在代表性实施例中，激光系统模块更新端口通常包括JTAG
线路。在208处，一个计算设备(诸如，具有JTAG信号收发器的膝上型计算机或移动计算机)
被耦合到激光系统模块更新端口。在210处，激光系统模块中的一个或多个通过激光系统模
块更新端口被设置到一个模块更新模式。在另一些实施例中，通过一个替代通信路径或本
地地在多模块或单模块激光系统上选择更新模式。在212处，通过激光系统模块更新端口扫
描激光系统的激光系统模块中的一个或多个的GPIO寄存器位排列，并且在214处，通过将扫
描的位排列与一个对应于不同的位排列的激光系统模块类型的列表进行比较来确定激光
系统模块的对应的激光系统模块类型。在216处，选择一个对应于在214处所确定的激光系
统模块的激光系统模块类型的固件更新文件，并且在218处，基于位排列和激光系统模块类
型的列表来更新对应的激光系统模块的MCU内的固件。在220处，执行关于是否存在附加的
位排列或激光系统模块以用于更新的核实，并且如果存在附加的位排列，则在222处，方法
200继续进行以基于在214处所确定的用于下一个激光系统模块的激光系统模块类型来更
新下一个激光系统模块的固件。
图3示出了安装在壳体302(诸如，标准的19〃竖向工业机架)内的模块化的激光系
统300的一个实施例。模块化的激光系统300包括水平地定位和竖向地堆叠在壳体302内的
多个激光系统模块304。在一些实施例中，壳体302具有不同于19〃的机架宽度，并且在其他
实施例中，激光系统模块304被竖向地或以另一个角度定位。壳体302的一个或多个空部分
306可以被设置成接收附加的或较大的激光系统模块304，以便允许模块化的系统300根据
工业激光加工或应用来接收现场更新、降级或重新配置，并且还允许一个用于不同类型的
激光系统的灵活的平台。激光系统模块304可以包括一对泵浦模块308、310、增益模块312、
控制模块314、功率模块316以及冷却模块318。将理解的是，多种激光系统模块304可以被省
略或具有相应的与其他激光系统模块304结合的功能。增益模块312被设置成产生一个激光
系统输出束，例如，用光纤激光振荡器或光纤激光放大器，并且泵浦模块308、310被光学地
耦合到增益模块312以便给增益模块312提供一个光学泵浦能量源。功率模块316被设置成
接收电气线路电压，并且给其他激光系统模块304中的一个或多个提供功率。冷却模块318
被设置成维持或调节激光系统模块304中的一个或多个(诸如，泵浦模块308、310和增益模
块312)的温度，这些增益模块可以生成相当大量的热量。
控制模块314被设置成执行用于激光系统模块304中的一个或多个的控制操作。在
典型的实施例中，激光系统模块304中的每个(包括控制模块314)包括至少一个MCU，所述至
少一个MCU可以用特定的激光系统模块304和用其他激光系统模块304提供多种控制功能、
监控功能和同步功能。激光系统模块304的MCU通过通信总线被耦合，以允许多种通信和实
现激光系统模块304之间的多种交互。例如，来自冷却模块318的输出可以取决于在泵浦模
块310内检测到的温度。该通信总线可以包括一个允许在多个MCU之间进行JTAG通信的更新
总线部分，诸如，JTAG总线。控制模块314可以被指定为主模块，剩余的激光系统模块304被
指定为从模块，并且该JTAG总线可以以控制模块310开始、被串联布置在多个激光系统模块
304之间。
在代表性实施例中，JTAG总线被直接耦合到从模块的MCU的JTAG端口内，并且被耦
合到主控制模块314的一个模块间通信端口。控制模块314的MCU的JTAG端口暴露于控制模
块314的外部上的更新插头接口320处。外部计算设备322(诸如，便携式膝上型计算机或移
动手持计算设备)可以包括一个标准或专有连接器324，该连接器可以耦合到更新插头接口
320，以便提供一个通信路径以更新或调试多个激光系统模块304。在典型的实施例中，MCU
中的每个都具有一个在MCU的GPIO寄存器内进行预先配置的、对应于MCU类型或激光系统模
块类型的位排列。外部计算设备322包括激光系统模块类型特定固件更新和一个将GPIO位
排列映射到对应的激光系统模块类型和固件更新的列表。
通过使用通信总线的更新总线部分和GPIO寄存器模块识别，每个MCU的固件都可
以在JTAG总线上经由单个更新插头接口320被快速地更新，而不需要直接接入每个模块。外
部计算设备322可以包括一个或多个处理器和有形的、非暂时的计算机可读介质(例如，一
个或多个光学介质盘、易失性存储器设备(诸如，DRAM或SRAM)或非易失性存储器或存储设
备(诸如，硬盘驱动器、NVRAM以及固态驱动器(例如，闪存驱动器))。所述一个或多个处理器
可以执行存储在有形的、非暂时的计算机可读介质中的一个或多个上的计算机可执行的指
令，从而执行用于控制模块314的MCU以及耦合到通信总线的其他MCU的更新操作。
在一些实施方案中，两个或更多个激光系统模块304可以是大体上相同的，诸如，
泵浦模块308、310。激光系统模块304之间的通信总线的更新总线部分的串联关系可以限定
一个模块顺序，以使得相同的模块可以被分配一个位置并且在操作期间被识别为所分配的
位置中的一个激光系统模块。此外，基于所分配的位置或模块顺序，其他方面相同的激光系
统模块可以被发送模块位置相关的固件文件。在一些实施例中，一个总线模式选择切换命
令可以是从外部计算设备322发送的或者在控制模块314或模块化激光系统300上的其他地
方选定的，以便在固件更新过程期间启用更新总线部分并且在完成之后禁用更新总线部
分，以使得在模块化激光系统300的正常操作期间防止更新总线部分上的噪声或其他非故
意的信号。
图4示出了提供模块化激光系统的代表性激光系统模块402和多个其他激光系统
模块404、406之间的通信路径的通信总线400。激光系统模块402包括至少一个MCU 408，所
述MCU包括处理器410、耦合到处理器410的存储器412，并且包括多个耦合到处理器410和存
储器412并且与激光系统模块402的多种任务和功能相关联的外围设备414以及GPIO 416，
包括但不限制于与激光波形生成、控制和监控相关联的参数。参数可以包括功率、调制、温
度、电压、电流等。在典型的模块化激光系统内，其他激光系统模块404、406中的一个或多个
可以与激光系统模块402相同或不同。例如，激光系统模块402可以被设置成通过一个或多
个增益纤维(例如，一个增益模块)生成输出束，或被设置成生成并且结合光学泵浦能量以
用于通过光纤递送到一个生成输出束的分立的增益激光系统模块。在另一些实施方案中，
激光系统模块402可以被设置成控制、开关功率或调节其他激光系统模块404、406的热属
性。
通信总线400包括被设置成在激光系统模块402和其他激光系统模块404、406之间
运送多种通信信号的多种模块间通信线路418。通信总线400的模块间通信线路418通常被
耦合到RS485收发器420、422，以转换用于在激光系统模块402、404、406之间可靠的传输的
多个通信信号。举例而言，通过DB25带状电缆424、426，串联地和/或并联地，将转换的信号
耦合在激光系统模块402、404、406之间。将理解的是，多种电缆和连接器可以被用来将通信
总线400连接在多种激光系统模块之间。
一个或多个更新总线线路428被包括在模块间通信线路418内。在代表性实施方案
中，更新总线线路428包括可以运送四个JTAG信号(TDI、TDO、TCK和TMS)的JTAG总线线路
430a-430e。TCK信号和TMS信号分别通过JTAG总线线路430d和430e在激光系统模块402、
404、406之间并行传播，并且被耦合到MCU 408的JTAG端口432的TCK引脚和TMS引脚。用于激
光系统模块402的TDI信号通过JTAG总线线路430a被接收作为来自激光系统模块404的TDO
信号，并且来自激光系统模块402的TDO信号通过ITAG总线线路430b被发送以在激光系统模
块406的TDI输入处被接收，从而在激光系统模块402、404、406之间串联地布置和耦合TDI信
号和TDO信号。来自最后的模块(例如，激光系统模块406)的TDO信号通过JTAG总线线路430c
被耦合到串联布置的最初的模块(例如，激光系统模块404)，以便将返回的TDO信号提供到
给最初的模块。在典型的实施例中，该最初的模块被指定为主激光系统模块并且每个其他
的激光系统模块被指定为从激光系统模块。通过JTAG端口432，更新总线线路428的JTAG总
线线路430a-430e直接接入MCU 408的多种部件(包括处理器410的寄存器、存储器412、外围
设备414以及GPIO 416)，包括在激光系统模块402以及其中定位有激光系统模块402的激光
系统的激活操作期间。
模块间通信线路418可以包括一个或多个模块选择线路434，所述模块选择线路可
以被用来在正常操作期间选择性地启用或禁用更新总线线路428，以便防止MCU 408内与通
过更新总线线路428传输的可能损坏或锁定MCU 408的噪声或不期望的信号的潜在的信号
冲突。在通过模式选择线路434的断言启用更新总线线路428之后，可以使用JTAG协议将一
个固件更新发送到MCU 408。在代表性实施例中，激光系统模块402的激光系统模块类型经
由数据总线线路428通过MCU 408的GPIO 416的寄存器或其他I/O中预先限定的位排列可识
别。通过更新总线线路428所限定的串联布置，用于对应的激光系统模块类型的适当的固件
更新可以被迅速连续地发送到激光系统模块402、404、406中的每个，以简化激光系统的更
新，允许更容易的重闪时间，从而提高激光系统的可服务性、可制造性和总体组织灵活性。
图5示出了被定位在模块化的激光系统的一个激光系统模块内的MCU 500的一部
分。MCU 500包括一组可以在激光系统模块内或在激光系统模块之间用于多种输入/输出目
的的GPIO引脚502。在MCU500的正常操作期间，GPIO引脚502可以被启用、被禁用、可读和可
写入，通常到二进制高值和低值。二进制值被存储在GPIO硬件寄存器内并且通过MCU 500的
CPU可访问。该寄存器内的所述二进制值还通常通过一个或多个MCU调试协议(诸如，JTAG)
直接可访问。可以用GPIO引脚中的一个或多个以及GPIO硬件寄存器内的对应的位排列为不
同类型的激光系统模块分配一个激光系统模块类型标识符。例如，在第一激光系统模块MCU
GPIO寄存器504的编程期间，在1010处通过四个GPIO引脚限定的一个位排列506可以指定第
一激光系统模块类型。在第二激光系统模块MCU GPIO寄存器508中，1011处的一个位排列可
以指定第二激光系统模块类型，并且在第三激光系统模块MCU GPIO寄存器512中，0100处的
一个位排列可以指定第三激光系统模块类型。在通过JTAG总线耦合的多个激光系统模块的
一个JTAG扫描期间，可以基于MCU GPIO寄存器内的位排列来识别不同类型的激光系统模
块，并且固件文件可以被快速地发送以基于所检测到的不同的激光系统模块类型来更新不
同的MCU中的每个。在典型的实施例中，用于相同模块的激光系统模块位排列可以是相同
的，但是在一些实施例中相同模块具有不同的位排列。
已经参考例示的实施方案描述和例示了所公开的技术的原理，将认识到，在不偏
离这样的原理的前提下，可以在布置和细节方面修改例示的实施方案。例如，以软件示出的
例示的实施方案的元件可以以固件实施并且反之亦然。此外，来自任一个实施例的技术可
以与在其他实施例中的一个或多个中描述的技术组合。将理解的是，程序和功能(诸如，参
考例示的实施例描述的那些)可以被实施在单个硬件模块或软件模块中，或可以提供单独
的模块。上文的具体布置被提供是为了便于例示，并且可以使用其他布置。
鉴于所公开的技术的原理可以应用到许多可能的实施方案，应认识到例示的实施
方案仅是代表性的实施例且不应被认为限制本公开内容的范围。在这些部分中具体提到的
替代方案仅仅是示例性的且不构成在本文中所描述的实施方案的所有可能替代方案。例
如，在本文中所描述的系统的多种部件可以在功能和用途上组合。因此，我们要求保护在所
附权利要求的范围和精神内的所有权利。