基于DSP处理器的红外电视调焦控制器设计
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基于DSP:gI ̄理器的红外电祝调焦控制貉设计
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9142 3部队宋春霞
【摘要】本文以DsP为核心处理器,配合FPGA和外围电路,设计了一套光电跟踪测量系统红外电视调焦控制器,实现了根据目标距离和环境温度等参数对电视焦
距进行自动调整。通过数据分析与实践检验,该系统能够满足红外电视的调焦控制要求。
【关键词】光电跟踪系统;红外电视;DSP;自动调焦
1.引言
随着红外成像技术的快速发展,红
外测量电视成为光电跟踪系统的重要组 成部分。红外相机的自动和连续调焦, 是保证红外电视成像质量,实现光电跟 踪系统高精度稳定跟踪的关键技术。一 般来说,影响红外电视成像的因素有 很多,而目标的距离和环境温度等参数 对成像质量影响较大,如何根据目标距 离和环境温度等影响目标成像质量的信 息,实时调整相机的位置,从而获得清 晰的目标图像,需要进行广泛深入的研 究,对实现红外跟踪测量系统稳定高精 度跟踪测量功能具有重要意义。 2.调焦控制器的硬件设计 2.1总体结构及原理
光电跟踪测量系统调焦控制系统
要实现的功能主要包括:接收综合控制
器的控制命令,实现红外电视的变倍与
调焦功能,兼具自检功能和故障诊断能
力,故障诊断到线路板。
系统采用基于DSP+FPGA的调光调焦
控制器。该控制器的硬件原理框图如图1
所示。
其中DSP(TMS320F2812)作为调光调 焦控制器核心。TMS320F2812是TI公司针 图1调光调焦控制器硬件框图 对数字控制领域而推出的,它是目前控 制领域最高性能的处理器,具有控制精 度高、速度快、使用灵活以及集成度高 等优点,已广泛应用于工业自动化、光 学网络以及自动化控制等领域。 系统选用Cyclone公司系列FPGA中的 EPlCl2Q24OC8作为整个调光调焦控制器 的时序和逻辑控制核心,EP1C12Q24OC8 提供12060个逻辑单元(LE)和i73个I/O 口,可以内嵌4K的RAM。 应用TMS320F2812全部外设接口的一 部分, ̄GPIO接口 ̄IEVA/EVB接口。
采用可编程逻辑器件(FPGA),可
以非常简单的设计DSP的硬件电路。将
DSP的数据总线、地址总线、读写控制线
以及中断信号线全部引入 ̄UFPGA中,根
据特定的要求,在FPGA内完成时序和逻
辑设计。其中为TL16C554,AD7864提供
地址选通信号,为光栅尺计算提供四倍
频鉴相和计数逻辑。
由于电机的信号线、限位开关线数
量很多,需要本系统的I/0口的数量较
多,可以在FPGA内完成扩展I/O口的功
能。
2.2 FPGA的设计
FPGA内部采用模块化的设计思想,
对FPGA设计进行模块分解。主要包括,
实现FPGA扩展i/o口的功能,为TL16C554
和AD7864提供片选和读写信号,提供四
倍频鉴相和计数逻辑计算光栅尺位置
量。FPGA内的功能模块如图2所示。
TL16C554地址译码模块:在FPGA内
部,针对DSP的读写以及地址信号进行译
码,为TL16C554提供读写信号以及片选
等信号。
AD7864地址译码模块:对DSP的地址
信号进行译码,为AD7864提供读写、片
选以及通道选择等信号。
光栅尺逻辑计算模块:光栅尺输出
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带TCP/IP协议栈,无需其他CPU的支持就
能利用TCP/IP数据流方式进行无线数据 传输。当然它也使用标准的AT命令,性 能稳定,使用方便。本手持机中,单片 机通过串口与SIM9OOD进行通信,由于单 片机AT89C52采用5V供电,而SIM9OOD使 用4.3V供电,所以需要在5V电压的基础 上进行降压,我们这里采用简单的二极 管进行串接降压。当然此模块还需要SIM 卡接口电路,由于SIM卡是经常被手碰 到的地方,需要给SIM卡加上ESD保护电 路。 (五)软件设计 手持机软件系统用C51进行直接编 写,当然如果扩展外部储存器,也可考 虑在本系统中采用嵌入式操作系统,并 在操作系统的基础上编写自己的应用驱 动程序,我们这里考虑到本手持机只 是作为物流读写射频卡的中间设备,数 据处理类型和任务较少,较复杂的应用 处理可以由远程数据控制中心来实现, 所以这里采用c5l直接编写全部程序, 系统的各个单元部分用单独的任务线程 设计,在减少了软件设计的复杂度的同 时,也增强了软件系统的稳定性和可读 性。 本系统软件设计主要包括,系统初 始化,键盘扫描处理,液晶显示,射频 卡的读写,以及无线模块的控制与数据 通讯等主要部分,由于系统初始化,键 盘扫描处理,LCD显示,都是非常常见的 应用设计,下面主要说明射频卡的读写 部分的设计。 1.射频卡的读写软件设计 射频卡的读写,最主要是对芯片进 行控制。因此读写程序也主要是完成单 片机对射频卡芯片MF RC500的控制,从 而实现芯片与射频卡之间的数据交互, …………………………. 廛 一盥I 工作流程如下: 1)单片机对射频卡芯片进行初始
化,使其进入正常的工作状态; 2)等待中断信号(射频卡芯片通过 天线检测到有效的射频卡进入有效范围 后,产生中断信号给单片机); 3)由单片机发送相应的指令给射频 卡芯片,进行请求,防碰撞,选择等操 作; 4)单片机发送相应的指令对读写射 频卡密码进行验证; 5)验证完毕后,读取射频卡指定块 的内容或者写入相应地址块的数据; 6)完成数据读写后,向卡发送停止 命令,并可判断卡有没有离开。 2.无线模块的数据传输的软件设计 由于无线模块SIM9OOD自带TCP/IP协 议栈,在本手持读写器里,单片机通过 其串口,利用AT命令就可以对SIM9OOD进 行数据通讯。主要流程如下: 1)先由单片机通过i/0脚控制模块 上电,使SIM9OOD上电复位; 2)单片机通过串口发送AT命令控制 无线模块SIM900D与远程服务器建立TCP 连接(预先需要知道远程数据控制中心 服务器的IP地址和端口); 3)连接建立后,单片机把准备好的 数据发送给无线模块SIM900D,通过前面 建立好的数据通道进行数据传输;并读 取无线模块SIM9OOD从远程数据中心返回 的数据; 4)数据处理好后,关闭当前建立的 TCP连接,然后再关闭无线模块SIM9OOD 的电源,以节约耗电,继续等待下一次 的通讯。 四、结论 本手持机主要支持IS014443A协议的 射频卡的读写,此射频卡目前已经被广 泛使用。利用此设计方案,开发的物流 手持射频卡读写器,具有携带方便,成 本低,软件修改方便,可使用场合多的
特点,随着物联网的发展,其应用前景
一
定非常广阔。
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【10]Transmission Control Protoco1.RFC793.1981.50—62.
(上接第128页)要求。
4.结论
光电跟踪测量系统红外电视的调焦
控制是该系统能够稳定高精度跟踪目标
的关键技术,采用DSP为核心处理器、
FPGA为时序和逻辑控制器设计的红外
电视调焦控制器,通过实践检验和精度
分析,满足了光电跟踪系统根据目标距
离、环境温度等参数实时进行焦距调整
的技术指标要求。
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作者简介:
张文江(1975一),男,辽宁北镇人,大学本科
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