DSP在线阵CCD测量系统中的应用
发布时间:2007/4/23 0:00:00 访问次数:1783
介绍一种基于DSP技术的线阵CCD测量系统。该系统主要包括：线阵CCD传感器、DSP、显示模块及控制电路等四个部分。在讲述CCD光采集工作原理和系统工作原理之后，介绍DSP硬件设计，最后对DSP处理器软件设计进行陈述。
关键词：数字信号处理器（DSP）；线阵CCD
1 引言
电荷耦合器件CCD（charge coupled device）是一种半导体光学成像器件。自从研制成功以来，由于其体积小、高分辨率、高精度、稳定性好、抗震动、抗电磁干扰等优点，已在工件尺寸测量，工件表面质量检测，物体热膨胀系数检测，以及图像传真，摄像机，智能传感器等方面得到了广泛的应用，这大大地促进了CCD的发展。人们也相应地研究了许多处理CCD信号的方法，如处理线性CCD的小波分析法，重心法等。这些方法对处理CCD信号的处理器提出了很高的要求，寻找满足这些要求的处理器已成当务之急。数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种具有高速性，实时性和丰富的芯片内部资源的处理器，为人们解决这个难题提供了一条新路。本文将以TMS320LF2407A DSP为例，介绍DSP在线性CCD测量系统中的应用。
2 系统工作原理及过程
基于DSP技术的线阵CCD测量系统主要由线阵CCD、DSP处理器、图形液晶显示器、控制电路等几部分组成，系统结构如图1所示。系统的工作过程如下：CCD传感器的光敏单元受光的激发将光信号转化为电信号并在驱动脉冲的作用下输出。CCD的输出信号为离散的模拟脉冲序列，在DSP处理器对它进行处理之前，须经过模数转换。处理器将模数转换的结果存入片内的数据存储器中以便进一步处理。最后DSP根据用户的要求将处理结果上经图形液晶显示器显示给用户。
3 硬件组成
3.1 TMS320LF2407A DSP
TMS320LF2407A是TI 公司推出的16位定点DSP。该处理器采用改进型哈佛结构，CPU经过专门的硬件逻辑设计，指令的执行采用流水线方式，加上高度专业化的指令系统使得TMS320LF2407A DSP具有高度的并行性和实时性。
TMS320LF2407A在片资源丰富，片内除有32k字的FLASH ROM，2.5k字的RAM外，还有带内置采样和保持的10位精度的模数转换器（ADC），最小转换时间500ns； 两个事件管理器模块（每个事件管理器都含有两个可编程定时器），串行通信接口模块（SCI），串行外设接口模块（SPI），CAN控制器模块等外设。此外，该处理器有多达41个通用.双向的数字I/O引脚，用户可根据自己的需求进行软件设置。这些使得该芯片在应用上具有极大的灵活性。
3.2 线阵CCD传感器
采用TCD102C线性CCD为例子。它是一二相双沟道线阵CCD摄像器件，有效光敏单元2048个，光敏阵列长约28.672mm，光积分时间 TSH不小于2084ms，驱动频率为1MHz，其占空比为1:3。传感器内部具有采用保持电路。 其工作脉冲时序图如图2所示。转移脉冲FSH 的周期即一次光积分的时间大于2084 个T（T为驱动脉冲的 F R 的周期），高电平时间至少为一个T。F1 、F2 的频率为F R 的一半。
3.3 显示电路和外部控制电路模块
由于液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点，它被广泛地应用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。因此，本文将以液晶显示器MG-12232作为线阵CCD测量系统中的显示模块。
测量系统的控制电路采用控制按键，这样可使系统的硬件电路更为简单。
4 系统设计
4.1 系统硬件设计
4.1.1 DSP处理器与线阵CCD间的硬件接线
由于TCD102C线阵CCD传感器的光积分时间TSH与入射光的强度，光敏单元的个数，驱动脉冲的频率有关。为了使系统正常工作，传感器的驱动脉冲信号应由DSP处理器产生。TCD102C线阵CCD传感器的工作脉冲有FSH 、F1 、F2 、F R 、FSP ，它们的时序图如图2所示。从图2中线阵CCD传感器的驱动脉冲的分析可知，传感器的驱动脉冲都为周期性方波但周期和占空比不同。LF2407A DSP 处理器的片内含有两个事件管理模块EVA和EVB，每个事件管理模块包括通用定时器、比较单元等电路。DSP处理器的通用定时器具有比较操作功能，每个通用定时器都有一个相关的比较寄存器TxCMPR 和一个PWM输出引脚TxPWM 。定时器的值总是与相关的比较寄存器的值进行比较，当定时器的记数器的值与比较寄存器的值相等时，就产生了比较匹配。如果比较使能的话，相应的引脚的输出将发生跳变，且跳变的极性可由用户通过软件进行设置。可见利用片内事件管理器资源产生脉冲控制信号并经DSP的引脚输出至CCD传感器的驱动电路引脚的方法，使得系统的硬件电路大为简化。
在该系统设计中，定时器T3，T4，T1 ，T2分别用于产生光积分脉冲FSH ，驱动脉冲F1 、F R 、 FSP ，F1经反相器后变可得到 F2。CCD传感器的输出光积分信号直接送DSP处理器的模数转换输入引脚ADCIN00。CCD传感器与DSP处理器间
关键词：数字信号处理器（DSP）；线阵CCD
1 引言
电荷耦合器件CCD（charge coupled device）是一种半导体光学成像器件。自从研制成功以来，由于其体积小、高分辨率、高精度、稳定性好、抗震动、抗电磁干扰等优点，已在工件尺寸测量，工件表面质量检测，物体热膨胀系数检测，以及图像传真，摄像机，智能传感器等方面得到了广泛的应用，这大大地促进了CCD的发展。人们也相应地研究了许多处理CCD信号的方法，如处理线性CCD的小波分析法，重心法等。这些方法对处理CCD信号的处理器提出了很高的要求，寻找满足这些要求的处理器已成当务之急。数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种具有高速性，实时性和丰富的芯片内部资源的处理器，为人们解决这个难题提供了一条新路。本文将以TMS320LF2407A DSP为例，介绍DSP在线性CCD测量系统中的应用。
2 系统工作原理及过程
基于DSP技术的线阵CCD测量系统主要由线阵CCD、DSP处理器、图形液晶显示器、控制电路等几部分组成，系统结构如图1所示。系统的工作过程如下：CCD传感器的光敏单元受光的激发将光信号转化为电信号并在驱动脉冲的作用下输出。CCD的输出信号为离散的模拟脉冲序列，在DSP处理器对它进行处理之前，须经过模数转换。处理器将模数转换的结果存入片内的数据存储器中以便进一步处理。最后DSP根据用户的要求将处理结果上经图形液晶显示器显示给用户。
3 硬件组成
3.1 TMS320LF2407A DSP
TMS320LF2407A是TI 公司推出的16位定点DSP。该处理器采用改进型哈佛结构，CPU经过专门的硬件逻辑设计，指令的执行采用流水线方式，加上高度专业化的指令系统使得TMS320LF2407A DSP具有高度的并行性和实时性。
TMS320LF2407A在片资源丰富，片内除有32k字的FLASH ROM，2.5k字的RAM外，还有带内置采样和保持的10位精度的模数转换器（ADC），最小转换时间500ns； 两个事件管理器模块（每个事件管理器都含有两个可编程定时器），串行通信接口模块（SCI），串行外设接口模块（SPI），CAN控制器模块等外设。此外，该处理器有多达41个通用.双向的数字I/O引脚，用户可根据自己的需求进行软件设置。这些使得该芯片在应用上具有极大的灵活性。
3.2 线阵CCD传感器
采用TCD102C线性CCD为例子。它是一二相双沟道线阵CCD摄像器件，有效光敏单元2048个，光敏阵列长约28.672mm，光积分时间 TSH不小于2084ms，驱动频率为1MHz，其占空比为1:3。传感器内部具有采用保持电路。 其工作脉冲时序图如图2所示。转移脉冲FSH 的周期即一次光积分的时间大于2084 个T（T为驱动脉冲的 F R 的周期），高电平时间至少为一个T。F1 、F2 的频率为F R 的一半。
3.3 显示电路和外部控制电路模块
由于液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点，它被广泛地应用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。因此，本文将以液晶显示器MG-12232作为线阵CCD测量系统中的显示模块。
测量系统的控制电路采用控制按键，这样可使系统的硬件电路更为简单。
4 系统设计
4.1 系统硬件设计
4.1.1 DSP处理器与线阵CCD间的硬件接线
由于TCD102C线阵CCD传感器的光积分时间TSH与入射光的强度，光敏单元的个数，驱动脉冲的频率有关。为了使系统正常工作，传感器的驱动脉冲信号应由DSP处理器产生。TCD102C线阵CCD传感器的工作脉冲有FSH 、F1 、F2 、F R 、FSP ，它们的时序图如图2所示。从图2中线阵CCD传感器的驱动脉冲的分析可知，传感器的驱动脉冲都为周期性方波但周期和占空比不同。LF2407A DSP 处理器的片内含有两个事件管理模块EVA和EVB，每个事件管理模块包括通用定时器、比较单元等电路。DSP处理器的通用定时器具有比较操作功能，每个通用定时器都有一个相关的比较寄存器TxCMPR 和一个PWM输出引脚TxPWM 。定时器的值总是与相关的比较寄存器的值进行比较，当定时器的记数器的值与比较寄存器的值相等时，就产生了比较匹配。如果比较使能的话，相应的引脚的输出将发生跳变，且跳变的极性可由用户通过软件进行设置。可见利用片内事件管理器资源产生脉冲控制信号并经DSP的引脚输出至CCD传感器的驱动电路引脚的方法，使得系统的硬件电路大为简化。
在该系统设计中，定时器T3，T4，T1 ，T2分别用于产生光积分脉冲FSH ，驱动脉冲F1 、F R 、 FSP ，F1经反相器后变可得到 F2。CCD传感器的输出光积分信号直接送DSP处理器的模数转换输入引脚ADCIN00。CCD传感器与DSP处理器间
介绍一种基于DSP技术的线阵CCD测量系统。该系统主要包括：线阵CCD传感器、DSP、显示模块及控制电路等四个部分。在讲述CCD光采集工作原理和系统工作原理之后，介绍DSP硬件设计，最后对DSP处理器软件设计进行陈述。
关键词：数字信号处理器（DSP）；线阵CCD
1 引言
电荷耦合器件CCD（charge coupled device）是一种半导体光学成像器件。自从研制成功以来，由于其体积小、高分辨率、高精度、稳定性好、抗震动、抗电磁干扰等优点，已在工件尺寸测量，工件表面质量检测，物体热膨胀系数检测，以及图像传真，摄像机，智能传感器等方面得到了广泛的应用，这大大地促进了CCD的发展。人们也相应地研究了许多处理CCD信号的方法，如处理线性CCD的小波分析法，重心法等。这些方法对处理CCD信号的处理器提出了很高的要求，寻找满足这些要求的处理器已成当务之急。数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种具有高速性，实时性和丰富的芯片内部资源的处理器，为人们解决这个难题提供了一条新路。本文将以TMS320LF2407A DSP为例，介绍DSP在线性CCD测量系统中的应用。
2 系统工作原理及过程
基于DSP技术的线阵CCD测量系统主要由线阵CCD、DSP处理器、图形液晶显示器、控制电路等几部分组成，系统结构如图1所示。系统的工作过程如下：CCD传感器的光敏单元受光的激发将光信号转化为电信号并在驱动脉冲的作用下输出。CCD的输出信号为离散的模拟脉冲序列，在DSP处理器对它进行处理之前，须经过模数转换。处理器将模数转换的结果存入片内的数据存储器中以便进一步处理。最后DSP根据用户的要求将处理结果上经图形液晶显示器显示给用户。
3 硬件组成
3.1 TMS320LF2407A DSP
TMS320LF2407A是TI 公司推出的16位定点DSP。该处理器采用改进型哈佛结构，CPU经过专门的硬件逻辑设计，指令的执行采用流水线方式，加上高度专业化的指令系统使得TMS320LF2407A DSP具有高度的并行性和实时性。
TMS320LF2407A在片资源丰富，片内除有32k字的FLASH ROM，2.5k字的RAM外，还有带内置采样和保持的10位精度的模数转换器（ADC），最小转换时间500ns； 两个事件管理器模块（每个事件管理器都含有两个可编程定时器），串行通信接口模块（SCI），串行外设接口模块（SPI），CAN控制器模块等外设。此外，该处理器有多达41个通用.双向的数字I/O引脚，用户可根据自己的需求进行软件设置。这些使得该芯片在应用上具有极大的灵活性。
3.2 线阵CCD传感器
采用TCD102C线性CCD为例子。它是一二相双沟道线阵CCD摄像器件，有效光敏单元2048个，光敏阵列长约28.672mm，光积分时间 TSH不小于2084ms，驱动频率为1MHz，其占空比为1:3。传感器内部具有采用保持电路。 其工作脉冲时序图如图2所示。转移脉冲FSH 的周期即一次光积分的时间大于2084 个T（T为驱动脉冲的 F R 的周期），高电平时间至少为一个T。F1 、F2 的频率为F R 的一半。
3.3 显示电路和外部控制电路模块
由于液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点，它被广泛地应用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。因此，本文将以液晶显示器MG-12232作为线阵CCD测量系统中的显示模块。
测量系统的控制电路采用控制按键，这样可使系统的硬件电路更为简单。
4 系统设计
4.1 系统硬件设计
4.1.1 DSP处理器与线阵CCD间的硬件接线
由于TCD102C线阵CCD传感器的光积分时间TSH与入射光的强度，光敏单元的个数，驱动脉冲的频率有关。为了使系统正常工作，传感器的驱动脉冲信号应由DSP处理器产生。TCD102C线阵CCD传感器的工作脉冲有FSH 、F1 、F2 、F R 、FSP ，它们的时序图如图2所示。从图2中线阵CCD传感器的驱动脉冲的分析可知，传感器的驱动脉冲都为周期性方波但周期和占空比不同。LF2407A DSP 处理器的片内含有两个事件管理模块EVA和EVB，每个事件管理模块包括通用定时器、比较单元等电路。DSP处理器的通用定时器具有比较操作功能，每个通用定时器都有一个相关的比较寄存器TxCMPR 和一个PWM输出引脚TxPWM 。定时器的值总是与相关的比较寄存器的值进行比较，当定时器的记数器的值与比较寄存器的值相等时，就产生了比较匹配。如果比较使能的话，相应的引脚的输出将发生跳变，且跳变的极性可由用户通过软件进行设置。可见利用片内事件管理器资源产生脉冲控制信号并经DSP的引脚输出至CCD传感器的驱动电路引脚的方法，使得系统的硬件电路大为简化。
在该系统设计中，定时器T3，T4，T1 ，T2分别用于产生光积分脉冲FSH ，驱动脉冲F1 、F R 、 FSP ，F1经反相器后变可得到 F2。CCD传感器的输出光积分信号直接送DSP处理器的模数转换输入引脚ADCIN00。CCD传感器与DSP处理器间
关键词：数字信号处理器（DSP）；线阵CCD
1 引言
电荷耦合器件CCD（charge coupled device）是一种半导体光学成像器件。自从研制成功以来，由于其体积小、高分辨率、高精度、稳定性好、抗震动、抗电磁干扰等优点，已在工件尺寸测量，工件表面质量检测，物体热膨胀系数检测，以及图像传真，摄像机，智能传感器等方面得到了广泛的应用，这大大地促进了CCD的发展。人们也相应地研究了许多处理CCD信号的方法，如处理线性CCD的小波分析法，重心法等。这些方法对处理CCD信号的处理器提出了很高的要求，寻找满足这些要求的处理器已成当务之急。数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种具有高速性，实时性和丰富的芯片内部资源的处理器，为人们解决这个难题提供了一条新路。本文将以TMS320LF2407A DSP为例，介绍DSP在线性CCD测量系统中的应用。
2 系统工作原理及过程
基于DSP技术的线阵CCD测量系统主要由线阵CCD、DSP处理器、图形液晶显示器、控制电路等几部分组成，系统结构如图1所示。系统的工作过程如下：CCD传感器的光敏单元受光的激发将光信号转化为电信号并在驱动脉冲的作用下输出。CCD的输出信号为离散的模拟脉冲序列，在DSP处理器对它进行处理之前，须经过模数转换。处理器将模数转换的结果存入片内的数据存储器中以便进一步处理。最后DSP根据用户的要求将处理结果上经图形液晶显示器显示给用户。
3 硬件组成
3.1 TMS320LF2407A DSP
TMS320LF2407A是TI 公司推出的16位定点DSP。该处理器采用改进型哈佛结构，CPU经过专门的硬件逻辑设计，指令的执行采用流水线方式，加上高度专业化的指令系统使得TMS320LF2407A DSP具有高度的并行性和实时性。
TMS320LF2407A在片资源丰富，片内除有32k字的FLASH ROM，2.5k字的RAM外，还有带内置采样和保持的10位精度的模数转换器（ADC），最小转换时间500ns； 两个事件管理器模块（每个事件管理器都含有两个可编程定时器），串行通信接口模块（SCI），串行外设接口模块（SPI），CAN控制器模块等外设。此外，该处理器有多达41个通用.双向的数字I/O引脚，用户可根据自己的需求进行软件设置。这些使得该芯片在应用上具有极大的灵活性。
3.2 线阵CCD传感器
采用TCD102C线性CCD为例子。它是一二相双沟道线阵CCD摄像器件，有效光敏单元2048个，光敏阵列长约28.672mm，光积分时间 TSH不小于2084ms，驱动频率为1MHz，其占空比为1:3。传感器内部具有采用保持电路。 其工作脉冲时序图如图2所示。转移脉冲FSH 的周期即一次光积分的时间大于2084 个T（T为驱动脉冲的 F R 的周期），高电平时间至少为一个T。F1 、F2 的频率为F R 的一半。
3.3 显示电路和外部控制电路模块
由于液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点，它被广泛地应用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。因此，本文将以液晶显示器MG-12232作为线阵CCD测量系统中的显示模块。
测量系统的控制电路采用控制按键，这样可使系统的硬件电路更为简单。
4 系统设计
4.1 系统硬件设计
4.1.1 DSP处理器与线阵CCD间的硬件接线
由于TCD102C线阵CCD传感器的光积分时间TSH与入射光的强度，光敏单元的个数，驱动脉冲的频率有关。为了使系统正常工作，传感器的驱动脉冲信号应由DSP处理器产生。TCD102C线阵CCD传感器的工作脉冲有FSH 、F1 、F2 、F R 、FSP ，它们的时序图如图2所示。从图2中线阵CCD传感器的驱动脉冲的分析可知，传感器的驱动脉冲都为周期性方波但周期和占空比不同。LF2407A DSP 处理器的片内含有两个事件管理模块EVA和EVB，每个事件管理模块包括通用定时器、比较单元等电路。DSP处理器的通用定时器具有比较操作功能，每个通用定时器都有一个相关的比较寄存器TxCMPR 和一个PWM输出引脚TxPWM 。定时器的值总是与相关的比较寄存器的值进行比较，当定时器的记数器的值与比较寄存器的值相等时，就产生了比较匹配。如果比较使能的话，相应的引脚的输出将发生跳变，且跳变的极性可由用户通过软件进行设置。可见利用片内事件管理器资源产生脉冲控制信号并经DSP的引脚输出至CCD传感器的驱动电路引脚的方法，使得系统的硬件电路大为简化。
在该系统设计中，定时器T3，T4，T1 ，T2分别用于产生光积分脉冲FSH ，驱动脉冲F1 、F R 、 FSP ，F1经反相器后变可得到 F2。CCD传感器的输出光积分信号直接送DSP处理器的模数转换输入引脚ADCIN00。CCD传感器与DSP处理器间
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