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M453设计开发的高精度线径测量系统

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楼主: carefull3357dc
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一般不都是用FPGA+MCU这种模式开发吗?
FPGA做时序、做滤波

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 09:33 | 只看该作者
理论上应该是的!

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 09:34 | 只看该作者

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wangjiahao88| | 2021-2-23 09:34 | 只看该作者
这个时序复杂吗?

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wangjiahao88| | 2021-2-23 09:44 | 只看该作者
是并行的 01 01 01 0 1 这一类的信号吧?

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 09:45 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 09:50 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 09:59 | 只看该作者
M453VG6AE 内置 12 Bit ADC 简介:

由于选用了 M453VG6AE,其内置一个 12 位的逐次逼近型(SAR)ADC,不用
再另选其他 ADC 芯片。内置 ADC 可确保 12 位分辨率和 10 位精度,最大 ADC 时钟
频率可达 20MHz,最高转换速率为 1Msps,拥有 16 个外部输入通道及 3 个内部通道
(带隙电压、温度传感器和电池源),可支持软件触发、PWM0/1 触发、timer0~3 溢
出脉冲触发、ADINT0/1 转换结束引起的中断脉冲触发和外部引脚(STADC)输入信
号来启动转换。
由于 CCD 的主时钟频率 ΦM 为 1MHz,则 CCD 的数据率为 0.5 MHz,即相邻两
像元的信号读出时间间隔为 2μs。该 ADC 可以满足 CCD 输出信号转换,因为连续两
次 ADC 采样的时间间隔为 2μs 时,ADC 总的转换时间就必须要小于 2μs,因为执行
一次 ADC 操作,不仅要完成一个像元信号的转换,而且要将信号从 A/D 数据寄存器
中取出保存,避免影响到下一个像元的信号转换。为了确保微处理器的高效运行,本
设计中系统时钟 HCLK 设置为 72 MHz,ADC 时钟为 18MHz。
进入采样期,ADC 的采样时间要保持稳定,不然会导致采样精度的下降。同时,
在每次采样结束后,要尽快取出 ADC 数据寄存器中的数字信号并加以存储,避免被
后续信号覆盖,造成数据丢失。最后,通过数据通信模块实现数据传输。

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:01 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:02 | 只看该作者
流程图中,全局变量数组用来存放 ADC 采样的一帧 CCD 像元信号;函数
SYS_Init(  )和 TIMER_Init(  )与之前的 CCD 驱动程序类似,不同之处在于,在系统初
始化时添加了对 ADC 的使能,并设置了 ADC 输入引脚;ADC_Init( )用来设置 ADC
采样时间和工作模式及使能 ADC 中断,并以定时器 1 作为采样频率触发源,控制 ADC
首次采样的时机,即同步 CCD 驱动信号;TIMER_Start(TIMER1)用于启动 ADC 采样;
中断函数 ADC00_IRQHandler( )控制 ADC 的采样次数,确保所有 CCD 有效像元信号
都被采样、转换;ADC 采样数据处理程序将采样信号保存至全局数组数组中,并控
制 ADC 的关闭时间。
系统中 ADC 采样的线阵 CCD 视频信号数据绘制的图形与示波器直接采集该信
号的图形,如图 4.11 所示。从图中可以看出,本系统 ADC 采样数据与 CCD 输出信
号相符合,具有比较高的采样准确性。

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:09 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:15 | 只看该作者
已采集的数据要通过 MATLAB 来验证算法,需要将数据传输至上位机中。上位
机与微处理器之间的数据传输和交换的方式可选串行通信或并行通信,其中串行通信
凭借技术成熟、线路少、协议简单、成本低、应用方便等特点而被广泛使用。
M453VG6AE 提供 4 个全双工制通用异步串行收发传输器(UART),UART 控制
器支持标准速度 UART、流控制功能、波特率自动测量功能、IrDA SIR 和 RS-485。
本设计使用 USB 转串口芯片 PL2303TA 实现微处理器与上位机之间的通信。
PL2303TA 是一种低成本、高性能、双向的 USB 转串口控制器,可提供一个方便的
RS-232 全双工异步串行设备连接到任何通用串行总线(USB)主机的解决方案。
PL2303TA 专为移动和嵌入式解决方案而设计,小体积适用于任何连接器和手持设备,
且在工作模式下,具有非常小的功耗[
62]。PL2303AT 的 USB 转串口电路设计如图 4.12
所示,该电路要外加一个 12MHz 的晶振作为时钟,工作电压可通过 J1 口切换。

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:17 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:18 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:18 | 只看该作者
按照本线径测量系统的设计结构框图,摆放、固定各器件的位置,如图 5.1 所示。
在光路部分,要使光源 LD、圆柱面透镜、扩束准直透镜、滤波片和线阵 CCD 的中
心处于一条光轴上,且圆柱面透镜的焦平面与扩束准直透镜的焦平面一定要重合。电
路部分,以新唐 M453VG6AE 开发板为核心,驱动线阵 CCD  TCD1103GFG 和配置
LCD1602A,同时通过 PL2303 与上位机进行双向通讯。


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36
carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:19 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:19 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:20 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:21 | 只看该作者

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carefull3357dc|  楼主 | 2021-2-23 10:21 | 只看该作者

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