學(xué)士基于FGA的線型CCD高速驅(qū)動(dòng)采集一體化控制板設(shè)計(jì)

基于FPGA的線型CCD高速驅(qū)動(dòng)采集一體化控制板設(shè)計(jì)摘要：線型CCD圖像傳感器在工業(yè)檢測(cè)、圖像測(cè)量和機(jī)器視覺(jué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)CCD測(cè)量應(yīng)用系統(tǒng)中的前端處理、驅(qū)動(dòng)控制和信號(hào)采集，設(shè)計(jì)制作了一款基于FPGA的高速驅(qū)動(dòng)采集一體化控制板。該控制板選用了Altera公司的Cyclone系列FPGA和TI公司的專用圖像信號(hào)處理芯片VSP5010，由FPGA對(duì)VSP5010進(jìn)行配置，生成雙路CCD驅(qū)動(dòng)脈沖，控制接收A/D變換后的圖像數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)慕涌诜绞綄⒉杉瘮?shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)以便進(jìn)行后期處理。該控制板將CCD的驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生和圖像數(shù)據(jù)采集集于一體，有效簡(jiǎn)化了CCD測(cè)量應(yīng)用系統(tǒng)前端的外部電路設(shè)計(jì)，提高了圖像數(shù)據(jù)采集速率和質(zhì)量，并具有靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)展等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：線型CCD；FPGA；AFE；驅(qū)動(dòng)；數(shù)據(jù)采集LinearCCDHigh-speedDriveandAcquisitionDesignofIntegratedControlBoardBasedonFPGAAbstract:ThelinearCCDimagesensorhasawiderangeofapplicationsinindustrialinspection,imagemeasurementandmachinevision.ThepaperdescribeshowtodesignaFPGA-basedhigh-speedacquisitionintegratedcontrolboardbasedonformerprocessing,drivencontrolandsignalacquisitioninCCDmeasurement.ThiscontrolboardadoptsALTERACycloneseriesFPGAandTIVSP5010,whichisparticularlyusedasimagesignalprocessingchip.Inthisdesign,FPGAisresponsibletoconfiguretheVSP5010,generatedual-channelCCDdrivenpulse,controlandreceivetheimagedataconvertedbyA/D,besides,itcansendtheacquisitiondatatocomputerforlaterprocessing.ThiscontrolboardintegratesthedrivenpulsegenerationofCCDandimagedataacquisition,whichcaneffectivelysimplifythefrontperipherycircuitofCCDmeasurementapplicationsystem,enhancetheefficiencyandqualityofimagedataacquisition,itisalsoflexibleandeasytoexpand.Keywords:linearCCD,FPGA,AFE,drive,dataacquisition目錄TOC\o"1-3"\u第一章緒論11.1論文的研究背景及意義11.2CCD器件應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀31.3本論文的主要內(nèi)容3第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)52.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)52.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具52.2.1ProtelDXP2004簡(jiǎn)介62.2.2FPGA的常用開(kāi)發(fā)工具6第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)8獵3.2況CCD店硬件設(shè)計(jì)塵8吐3.2.1北CCD柱工作原理腔8軍3.2.2華CCD轉(zhuǎn)的主要特性參辣數(shù)浩9蛾3.2.3斜CCD調(diào)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)痰11歇3.3A趟FE絮電路設(shè)計(jì)情14爐3.3.1扎AFE績(jī)功能分析秩14捐3.3.2心VSP50近10夕簡(jiǎn)介腰14要3.4F敏PGA腦硬件電路設(shè)計(jì)蠶18總3.4.1鴉Cyclo務(wù)ne轟系列喪FPGA跨簡(jiǎn)介警18朋3.4.2器JTAG嚼口及頑AS掃模式接口雄19痕3.5P轎CB零板的設(shè)計(jì)示20則3.5.1唇PCB淺設(shè)計(jì)常識(shí)漠20攔3.5.2針PCB席具體設(shè)計(jì)爛22生3.6等系統(tǒng)硬件的焊挖接和測(cè)試竭25濫第四館章掙做FPGA垂設(shè)計(jì)旦28燒4.1F洪PGA貪設(shè)計(jì)方案晴28設(shè)4.2TCD卸1501D央驅(qū)動(dòng)時(shí)序模塊衫設(shè)計(jì)徑28劑4.3V聰SP5010追配置接口模塊線設(shè)計(jì)太30芒4.4劫雙口調(diào)RAM竄模塊設(shè)計(jì)厚32另4.5來(lái)采控主模塊設(shè)面計(jì)紗33結(jié)論34致謝35參考文獻(xiàn)36附錄37第1章緒論符1.1豐論文的后研究背景井及意義蟻電荷耦合器件某（緊Charge培Coupl覽eDevi袍ce超，簡(jiǎn)械稱摘音CCD獵）是一種光電楊轉(zhuǎn)換式圖像傳運(yùn)感器，它是由雄美國(guó)貝俘爾鋤(Bell業(yè))尾實(shí)驗(yàn)室帝的庸共oyle蒙景和刷盯mith影她在視1969病帳年秋發(fā)明的頂?？肅CD隔灘利用光電轉(zhuǎn)換滲原理把圖像信蹲息直接轉(zhuǎn)換成拴電信號(hào)，將待爸測(cè)物入射常到咐CCD咬勉光敏面上的光君強(qiáng)分布信息轉(zhuǎn)姨換成電荷量信春號(hào)，按指定時(shí)居序一路或多路坦串行輸出，電牲荷量信號(hào)經(jīng)必襲要的調(diào)理電路來(lái)和處理軟件處艙理再現(xiàn)原待測(cè)宗物的信息，從儉而實(shí)現(xiàn)了非電細(xì)量的電測(cè)量。數(shù)同時(shí)它還具有劫體積小、重量擋輕、噪聲低、片自掃描、工作功速度快、測(cè)量雜精度高、壽命藝長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)吩，自其被觀發(fā)明撫的四十年來(lái)，滅受到人們的高血度重視燙，煉CCD這奸現(xiàn)在已經(jīng)成為父光學(xué)圖像獲取堂的主要器件。暴CC稼D舍器件按其感光功單元的排列方善式分為線習(xí)陣縱CC映D款和面做陣六CC疏D儉兩類均，如纖圖啦1-弄1鋤和嶼圖有1-斧2軟所示。饞對(duì)于面賀陣賤CCD濟(jì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用面酒較廣，如面積撕、形狀臥、位置等的測(cè)喂量。面火陣積CC菠D鎮(zhèn)的優(yōu)點(diǎn)是可以重獲取二維圖像病信息，測(cè)量圖妙像直觀。缺點(diǎn)單是像元總數(shù)多愉，而每行的像惜元數(shù)一般較線受陣少，幀幅率封受到限制，而隨線么陣充CCD凱的優(yōu)點(diǎn)是一維完像元數(shù)可以做辛得很多哭，而且像元尺使寸比較靈活，乎幀幅數(shù)高，特符別適用于一維核動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)警量。屯圖災(zāi)1-容1蹄面陣型局CCD姿圖片沿圖湯1-航2置線陣敢型臟CCD悄圖片碼由于生產(chǎn)麥技術(shù)的制約，凝單個(gè)面陣食CCD檢的面積很難達(dá)原到一般工業(yè)測(cè)閥量對(duì)視場(chǎng)的需胖求。悟線御陣維CCD往喉的優(yōu)點(diǎn)是分辨第力高，價(jià)格低構(gòu)廉，如店TCD150祝1誓D拒型線都陣革CC描D短，光敏像元數(shù)西目錫為第500控0傻，像元尺寸為籮7冶um微×7屈um襯×7盡um亡(擁相鄰像元中心薦距威)月,籍該線專陣似CC秀D垃一維成像長(zhǎng)度怪35mm胡，可滿足大多以數(shù)測(cè)量視場(chǎng)的理要求，但要用首線棋陣鄙CC喇D詢獲取二維圖像以，必須配以掃襯描運(yùn)動(dòng)，而且昌為了能確定圖爛像每一像素點(diǎn)姓在被測(cè)件上的遵對(duì)應(yīng)位置，還漸必須配以光柵翅等器件以記錄誤線娛陣慕CC當(dāng)D壯每一掃描行的渣坐標(biāo)。一般看楚來(lái)，這兩方面店的要求導(dǎo)致用感線色陣衫CC躍D留獲取圖像有以漿下不足：圖像碰獲取時(shí)間長(zhǎng)，水測(cè)量效率低；槍由于掃描運(yùn)動(dòng)結(jié)及相應(yīng)的位置嫂反饋環(huán)節(jié)的存樹在，增加了系飲統(tǒng)復(fù)雜性和成駝本；圖像精度鴨可能受掃描運(yùn)導(dǎo)動(dòng)精度的影響互而降低，最終曉影響測(cè)量精度吩。認(rèn)源隨著科學(xué)技術(shù)系的發(fā)展和數(shù)據(jù)掛采集系統(tǒng)的廣顏泛應(yīng)用，人們寒對(duì)數(shù)據(jù)采集傳林輸系統(tǒng)的主要罷指標(biāo)，如采樣善速度、分辨率今、精度以及抗護(hù)干擾能力等方賺面，都提出了原越來(lái)越高的要壘求。鍋在厲CCD敞申應(yīng)用技術(shù)中，際現(xiàn)代化測(cè)試技思術(shù)和科學(xué)研究銷對(duì)查CCD斜票圖像采集系統(tǒng)舉的要求日益提踏高，隨著高速寸高性能數(shù)字信赤號(hào)處理器的出敲現(xiàn)，傳統(tǒng)花的槍CCD晌朱圖像采集系統(tǒng)側(cè)速度慢、處理王功能簡(jiǎn)單，已用不能很好地滿敗足一些特殊要襯求，尤其在高艙速動(dòng)態(tài)目標(biāo)的去識(shí)別和實(shí)時(shí)快宰速檢測(cè)方面存升在京著診CCD霜憶信號(hào)數(shù)據(jù)處理蔑時(shí)間限制系統(tǒng)死測(cè)量速度的瓶惠頸。因此，構(gòu)帶建高速線敏陣熱CCD亮間圖像系統(tǒng)對(duì)被都測(cè)圖像信息進(jìn)奇行快速采樣、鷹存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)處資理，是線搞陣夏CCD纏耀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)旅發(fā)展的新方向護(hù)。承對(duì)于高否速娃CC忌D褲圖像采集系統(tǒng)脹而言，驅(qū)動(dòng)電軟路的設(shè)計(jì)賊和存CC然D隸輸出信號(hào)的采立集處理是關(guān)鍵翼。自早期矮的招CCD放驅(qū)動(dòng)電路幾乎宋全部是由普通往數(shù)字電路芯片克實(shí)現(xiàn)的椒,厚需要焊接很多沈電子元件究,途導(dǎo)致整個(gè)電路冠體積較大、設(shè)越計(jì)復(fù)雜且過(guò)于羊偏重于硬件的楊實(shí)現(xiàn)。其主要漂缺點(diǎn)是工作量都大、調(diào)試?yán)щy泛、容易出錯(cuò)和獎(jiǎng)靈活性較差靠,存特別是當(dāng)驅(qū)動(dòng)捕電路工作在較疤高頻率時(shí)看,來(lái)干擾問(wèn)題嚴(yán)重榨,過(guò)系統(tǒng)工作不穩(wěn)如定拘。燕目前有些驅(qū)動(dòng)控電路使用了單設(shè)片機(jī)技術(shù)，但儀其功能簡(jiǎn)單，蕉靈活性、擴(kuò)展恢性和實(shí)用性依溪然較差。而且誠(chéng)要求開(kāi)發(fā)者能獻(xiàn)熟練運(yùn)用單片造機(jī)，對(duì)匯編擦、筑C居語(yǔ)言也要有相石當(dāng)了解，開(kāi)發(fā)豈難度較高，不季利觸于眨CC精D泊器件的進(jìn)一步皺推廣。們基毫于蝶FPG膽A奧設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電拴路是可編程的臘，與傳統(tǒng)的方回法相比，其優(yōu)氣點(diǎn)是集成度高風(fēng)、速度快、可粘靠性好。如要拘改變驅(qū)動(dòng)電路堂的時(shí)序，增加徑某些功能，僅渡需要對(duì)器件重胸新編程即可，黑在不改變?nèi)魏蔚坑布那闆r下碑，即可實(shí)現(xiàn)驅(qū)憐動(dòng)電路的更新慰換代。姑利掃用券FPG罪A瞎豐富兩的橋I/臣O令引腳和內(nèi)部邏業(yè)輯資源，還可希以在驅(qū)禽動(dòng)驕CC園D缸的同時(shí)，控偏制夢(mèng)AD表C獸器件來(lái)采集和失處盒理古CCD攀圖像傳感器的朗信號(hào)，并通過(guò)南內(nèi)部緩存圖像除信息、傳輸?shù)胶羯衔粰C(jī)技做進(jìn)一步的處新理緩，革從而實(shí)興現(xiàn)刪CCD抄驅(qū)動(dòng)和封圖像憂采集的一體化栽控制。撓1.2CCD潔器件應(yīng)用發(fā)展派現(xiàn)狀普目前鐘，桃CC侮D彼圖像傳感器的奶發(fā)展現(xiàn)狀歸納毯起來(lái)有以下幾灑點(diǎn)肢:1、高分辨率浪隨著超大規(guī)模尋微細(xì)加工技術(shù)喂的發(fā)展登，郊CC定D貢光敏元密度得誕到不斷的提高甩，器件分辨率側(cè)越來(lái)越高。2、高速化迫隨摘著仰CC裹D遲像元數(shù)不斷增壘加，其工作頻字率也需相應(yīng)提旁高。但如果時(shí)輸鐘脈沖變化太住快將會(huì)導(dǎo)致所挽采集的光信號(hào)緊電荷無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)轉(zhuǎn)移，因此電頌荷轉(zhuǎn)移速度成琴為禍CC供D蜻提高工作頻率繭的瓶頸。3、微型化葬超小型面義陣疫CC且D置尺寸小，卻具極有相當(dāng)高的分抱辨率，因此被姨廣泛地應(yīng)用于咱醫(yī)療內(nèi)窺、盲惱孔檢測(cè)等技術(shù)豐中。隨著國(guó)防血科學(xué)、生物醫(yī)岡學(xué)工程的發(fā)展偏，超小串型葵CC勵(lì)D予像感器的需來(lái)碑越大。利4罰、父新型器件結(jié)構(gòu)它為了提阿高過(guò)CC燥D沉圖像傳感器的賀性能，擴(kuò)大適蘆用范圍，人們件不斷地研究新?tīng)薜钠骷Y(jié)信號(hào)解的采集、處理碗方法，賦肢予榨CC植D思圖像傳感器更紙強(qiáng)的功能。在瀉器件結(jié)構(gòu)方面祖，最引人注目唱的有幀內(nèi)線轉(zhuǎn)叢移孔CCD(FI汁TCCD厘)猜，亞電子噪少聲鞏CC此D扯（轎NSECC抬D屈）。此外，隨歉著更VLSIMO貼S模工藝的日益完楚善障，湊MO黎S聲光電二極管陣川列的發(fā)展前景濱也十分樂(lè)觀。5、拼接技術(shù)濁線甘陣編CC載D百端到端拼接起采來(lái)可得到極長(zhǎng)較的陣列和極高頂?shù)姆直媛省Ｆ磳W(xué)接技術(shù)可將根據(jù)應(yīng)用蔑需要靈活選擇裙拼肉接器件和拼接天規(guī)模，這對(duì)軍抹事應(yīng)用、天文淹觀測(cè)、光譜分腿析等征是特別有碑用的燦。尤其在對(duì)陸殿地和海洋的監(jiān)溜測(cè)、偵察和地倘球資源勘察等郵方面都是十分六有價(jià)值的。校1藏.3經(jīng)本論文的主偶要內(nèi)容晝本論文的主要凈內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)以炭線陣醒CC顆D濟(jì)器件誰(shuí)TCD150照1片D青為圖像傳感器揀的圖像采集系柳統(tǒng)，輸以晝FPGA旁芯片為主控制藝處理器，負(fù)責(zé)炎方案確定以及秩軟硬件功能的廳具體實(shí)現(xiàn)須，瓶通過(guò)傳輸接口們，嫂在上PC籍機(jī)上優(yōu)顯示采集到的眠圖像反信息灣。掌論文錘內(nèi)容魂具體污包括乖：焦1插、孟圖像采集系統(tǒng)扒的總體方案設(shè)慌計(jì)。包括舌：概系統(tǒng)模塊的劃償分以及系統(tǒng)解爽決方案心確定。語(yǔ)2貓、喜圖像采集系統(tǒng)栽的硬件設(shè)計(jì)黎(扁1剝)臺(tái)線陣伶CC案D瘋驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)巡。擔(dān)(言2)宮模擬前端處理革器施（木AF還E示）配置質(zhì)電路設(shè)計(jì)。上(湖3)撒系統(tǒng)懂PC敵B毫板壯設(shè)計(jì)。則3遵、魂基寧于債FPG男A咱的邏輯電路設(shè)阿計(jì)低利用熱VHDL式語(yǔ)言午完成線陣飾CCD侮的秋驅(qū)動(dòng)時(shí)序愁模塊倒、青模擬前端處理機(jī)器航（流AF者E冊(cè)）吵配置技時(shí)序庸模塊、內(nèi)部緩籮存晚RA巨M農(nóng)模塊以及總體賽控制模塊的設(shè)吳計(jì)。每4桂、椒在以上硬件和嘆軟件設(shè)計(jì)完成匆并仿真通過(guò)前后，利用搖ED膀A居工具高對(duì)蝴FPGA涌進(jìn)行據(jù)配置下載。睛5羅、音硬件調(diào)試完成赴后，對(duì)整個(gè)圖飼像采集系統(tǒng)進(jìn)鹽行實(shí)物聯(lián)機(jī)調(diào)獨(dú)試。臟第舟2名章舍慶徒系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)虎2.秤1麻系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)羨圖像采集系統(tǒng)脆主要由照明系僅統(tǒng)、線陣毫CCD雨圖像傳感器、孟模擬前端處理帝器電路、數(shù)據(jù)行緩存招器搶及害傳輸餐接口等組成，閥系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)多圖如里圖陣2-掌1戰(zhàn)所示。系統(tǒng)的椒主要功能是言驅(qū)狹動(dòng)疲CC野D屠將亭被測(cè)對(duì)象的光橡學(xué)圖像轉(zhuǎn)換它成賺模擬圖像偵信號(hào)，經(jīng)過(guò)呢AF癢E壟處理后轉(zhuǎn)換為恰數(shù)字信號(hào)柔緩存于噴RAM吳中押，裂最后經(jīng)過(guò)務(wù)適當(dāng)?shù)亩畟鬏斀涌谑习驯疾杉鼒D像凱數(shù)據(jù)送入計(jì)算擴(kuò)機(jī)中邊處理逝。經(jīng)圖善2-裙1倍系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)忠2.2含系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具需20此世紀(jì)凍9校0戒年代，國(guó)際上胳在電子和計(jì)算顆機(jī)技術(shù)方面較竟先進(jìn)的國(guó)家，嶄一直在積極探來(lái)索新的電子電惜路設(shè)計(jì)方法，英并在設(shè)計(jì)方法中、工具等方面驕進(jìn)行了徹底的宏變革，并取得僑了巨大成功。濾在電子技術(shù)設(shè)膊計(jì)領(lǐng)域，可編怒程邏輯器愉件美(少如瞎CPL紹D腰、程FPGA占)銀的應(yīng)用，已得棚到廣泛的普及氧，這些器件為掩數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)卷計(jì)帶來(lái)了極大麥的靈活性。這日些器件可以通餅過(guò)軟件編程而掘能夠?qū)ζ溆布亟Y(jié)構(gòu)和工作方岡式進(jìn)行重構(gòu)，俯從而使得硬件蠢的設(shè)計(jì)可以如執(zhí)同軟件設(shè)計(jì)那耀樣方便快捷。逢這一切極大地汗改變了傳統(tǒng)的攪數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)渡方法、設(shè)計(jì)過(guò)究程和設(shè)計(jì)觀念悅，促進(jìn)物了緊ED徐A噸技術(shù)的迅速發(fā)著展?？蒃D搞A兄是電子設(shè)計(jì)自住動(dòng)傳化棚(Elect惑ronicD紹esignA呆utomat卸ion按)邀的縮寫，騎在胳2帳0抬世爭(zhēng)紀(jì)眠9閉0咳年代初從計(jì)算衫機(jī)輔助設(shè)閉計(jì)站(CAD錫)存、計(jì)算機(jī)輔助概制堪造臺(tái)(CAM圾)戀、計(jì)算機(jī)輔助凍測(cè)更試熟(CAT淘)另和計(jì)算機(jī)輔助革工亮程汗(CAE席)皂的概念發(fā)展而加來(lái)的千。瀉ED脹A院技術(shù)就是以計(jì)凝算機(jī)為工具，準(zhǔn)設(shè)計(jì)者駱在愁ED幟A含軟件平臺(tái)上，控用硬件描述語(yǔ)快言邊HD筒L乓或原理圖完成阻設(shè)計(jì)文件，然哨后由計(jì)算機(jī)自挪動(dòng)地完成邏輯敞編譯、化簡(jiǎn)、月分割、綜合、濾優(yōu)化、布局、趙布線和仿真，涂直至對(duì)于特定跳目標(biāo)露芯片的適配編影譯、邏輯映射底和編程下載等軍工作。簡(jiǎn)而言灰之萄，拾ED弟A盼技術(shù)就是利用緊軟件程序和工杠具來(lái)設(shè)計(jì)并實(shí)喪現(xiàn)硬件產(chǎn)品趟。響ED真A浸技術(shù)的出現(xiàn)，筒極大地提高了尸電路設(shè)計(jì)的效素率和可行性，沃并減輕了設(shè)計(jì)則者的勞動(dòng)強(qiáng)度求。久目前水，號(hào)ED膠A夏技術(shù)已經(jīng)成為芬現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)液領(lǐng)域的基本手陶段，涵蓋印制強(qiáng)電路擱板景(PCB提)來(lái)設(shè)計(jì)、可編程席邏輯器件開(kāi)發(fā)泳、專用集成芯訂片設(shè)計(jì)以及系帆統(tǒng)驗(yàn)證等諸多去領(lǐng)域。雁確P糠rotel藏DXP200相4陣宇簡(jiǎn)介省嫂踏本設(shè)計(jì)采用訴Protel旱DXP20矛04黎來(lái)完成整個(gè)系蛾統(tǒng)的硬件電器路擊及集PC毒B屋板設(shè)計(jì)。呀Protel臭DXP20谷0任4央是筆Altiu害m塑公司崗于扛200常4喬年推出的最新謙版本的電路設(shè)衛(wèi)計(jì)軟件，該軟淹件能實(shí)現(xiàn)從概斯念設(shè)計(jì)，頂層西設(shè)計(jì)直到輸出糟生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及渣這之間的所有罰分析驗(yàn)證和設(shè)付計(jì)數(shù)據(jù)的管理覺(jué)。當(dāng)前比較流宅行共的莖Protel到9尼8逼、晶Protel睡99S躍E燃，就是它的前茂期版本蘿?；韬鍌蚺_(tái)Protel雪DXP2左00缺4諸已不是單純驕的壯PC療B匆（印制電路板鞏）設(shè)計(jì)工具，籃而是由多個(gè)模倦塊組成的系統(tǒng)渣工具，分別磨是果SC蝦H恰（原理圖）設(shè)住計(jì)匙、盟SC恐H告（原理圖）仿陸真禾、翼PC撤B喊（印制電路板森）設(shè)計(jì)刪、婆AutoR蓄oute恩r溪（自動(dòng)布線器棍）煌和休FPG鍬A己設(shè)計(jì)等，覆蓋公了舉以啟PC栽B蓬為核心的整個(gè)旨物理設(shè)計(jì)。該徹軟件將項(xiàng)目管倆理方式、原理亞圖濫和倡PC哥B床圖的雙向同步多技術(shù)、多通道絮設(shè)計(jì)、拓樸自例動(dòng)布線以及電介路仿真等技術(shù)門結(jié)合在一起，藍(lán)為電路設(shè)計(jì)提壤供了強(qiáng)大的支艙持銅。務(wù)麗與較早的版賄本攀Protel遞9竟9爹相比應(yīng)，飄Protel愿DXP2賠00擠4界不僅在外觀上惑顯得更加豪華惰、人性化，而肅且極大地強(qiáng)化覆了電路設(shè)計(jì)的圓同步化，同時(shí)齡整合冰了逃VHD衣L半和愧FPG武A澆設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其現(xiàn)功能大大加強(qiáng)呆了。已FPGA斧的常用開(kāi)發(fā)工間具莫本設(shè)計(jì)采用倒Quartu設(shè)sII縱開(kāi)發(fā)軟件，其收提供了一種與煌結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的全爹集成化設(shè)計(jì)環(huán)西境，置使設(shè)計(jì)者能斜對(duì)逮Alter沒(méi)a秒的各種產(chǎn)品系針列方便地進(jìn)行蛙設(shè)計(jì)輸入、快發(fā)速處理和器件浩編程跳。度Quartu伙sI巾I撤開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具有柱強(qiáng)大的處理能鄭力和高度的靈責(zé)活性，它的優(yōu)成點(diǎn)主要表現(xiàn)在喚以下方面：休1咬、童與結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)血：即Quartu爪sI沙I閑系統(tǒng)的編譯程省序，支割持往Alter鄉(xiāng)a預(yù)全部系列皆的坐PL傷D掃產(chǎn)品，提供與煤結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的設(shè)碰計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境，杜具有強(qiáng)大的邏拍輯綜合與優(yōu)化鋸功能。驟2敢、川全集成化沙：裙Quartu揚(yáng)sI牧I窗的設(shè)計(jì)輸入、形邏輯綜合、布與局布線、仿真察校驗(yàn)和編程下晚載等功能都全魚部集成在統(tǒng)一吹的開(kāi)發(fā)環(huán)境下淺，可以加快動(dòng)饒態(tài)開(kāi)發(fā)和調(diào)試肆，縮短開(kāi)發(fā)周啦期。貝3露、城硬件描述語(yǔ)態(tài)言嘗(HDL恒)筑：展Quartu首sI駱I(yè)煮支持各暗種秒HD尚L金輸入選項(xiàng)，包笑括悉VHD句L輩，歷Verilo及g先H秤D奔L賓和仁Alter奮a盜的硬件描述語(yǔ)積言扎AHD蹈L疼。殿4芬、鄭豐富的設(shè)計(jì)庫(kù)免：風(fēng)Quartu交sI蹲I廈提供豐富的庫(kù)令單元供設(shè)計(jì)者今調(diào)用，其中包翅括各類常用的購(gòu)基本數(shù)字器件兆，以及參數(shù)化圣的宏單元模乎塊有(MegaF貸unctio宅n各)冠。岸在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)中，采用了國(guó)肉際上通用席的左VHD拆L尺語(yǔ)言對(duì)某些具這有特定功能的徑邏輯模塊進(jìn)行甩設(shè)計(jì)找。撒VHDL(V如eryHi鋼ghSpe戀edInt絹egrate斷dCirc鴉uitHa彩rdware弟Descri芒ption米Langua徹ge施)破，即甚高速集鴨成電路硬件描蚊述語(yǔ)言，已經(jīng)搬成為一個(gè)電子皆電路和系統(tǒng)的絲描述、建模、秤綜合的工業(yè)標(biāo)謹(jǐn)準(zhǔn)。它具有強(qiáng)現(xiàn)大的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)振，可以用簡(jiǎn)潔鋒明確的代碼描蜘述來(lái)進(jìn)行復(fù)雜嫩控制邏輯的設(shè)保計(jì)。它具有多孟層次的設(shè)計(jì)描碌述功能，支持臺(tái)設(shè)計(jì)庫(kù)和可重伴復(fù)使用元件的浸生成。前第諒3咳章塵條系統(tǒng)硬件遇設(shè)計(jì)弱3.革1垃系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)倦系統(tǒng)主要完成沾的任務(wù)是將采枕集到的圖像數(shù)伶據(jù)傳輸?shù)接?jì)算像機(jī)中肌處理這，這一念過(guò)程需要完善雹的硬件平臺(tái)作棋為保障才稅能將大量數(shù)據(jù)貞實(shí)時(shí)無(wú)誤的傳衛(wèi)輸。該硬件平壓臺(tái)永主要福包括如下幾個(gè)棋部企分哈:業(yè)線陣怪CCD鳥圖像傳感器、捎VSP501僅0尊圖像數(shù)字轉(zhuǎn)換予器關(guān)、醫(yī)FPGA裕最小系統(tǒng)棄，硬件結(jié)構(gòu)澡如發(fā)圖接3-贈(zèng)1結(jié)所示。線御陣鎖CC煩D撈圖像傳感器將板采集到的圖像搬信號(hào)轉(zhuǎn)化成電當(dāng)壓信號(hào)輸出，爺然后經(jīng)過(guò)總VSP501喪0裹對(duì)該信號(hào)進(jìn)行遵模擬前端處理繭，最終灘轉(zhuǎn)換成數(shù)字信妹號(hào)仇。塞FPG像A嗓是整個(gè)系統(tǒng)的皮控制核心，系衣統(tǒng)采用的是芽Altera當(dāng)公璃司標(biāo)Cyclon膽e頁(yè)系列總的毛EP1C3紗來(lái)產(chǎn)生回線丙陣擦CC桐D夕圖像傳感器、蘋模擬前端處理脾器的驅(qū)動(dòng)脈沖左和控制信號(hào)和，踏并總把應(yīng)VSP501景0湯輸出的數(shù)字圖著像信號(hào)緩存于亭利用菜IP侍核稈(抽Intell憂ectual近Prope隆rtyco墨re師)港產(chǎn)生的灰內(nèi)部嘗雙口唐RAM啦緩存器中稍。騎圖蜘3-摟1諷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)劃圖袖3.2CCD核硬件設(shè)計(jì)障CCD坐工作原理轟CCD描是基于金嚇屬柜—狼氧化物細(xì)—攜半導(dǎo)體技術(shù)的誘光電轉(zhuǎn)換器件板，它是由很多旬光敏像元組成敵的，即防在弄P屯型賺(狹或彼N乘型章)安硅襯底的表面陵用氧化方法形養(yǎng)成一層厚度約堅(jiān)0.1um麗的二氧化硅層斥，再在二氧化燦硅上蒸鍍一層皆金屬膜，并用坐光刻的方法制色成柵狀電極掠。梯CC榮D黑的基本工作步透驟為依：裂把入射光子轉(zhuǎn)盾變成電荷，把隙這些電荷轉(zhuǎn)移絞到輸出放大器役上，并把電荷株轉(zhuǎn)變成電壓或絮電流信號(hào)，使網(wǎng)這些電壓或電早流能被傳感器醬外的電路感知標(biāo)。當(dāng)柵極施加套正偏壓后，空掌穴被排斥，產(chǎn)原生耗盡區(qū)，偏澆壓繼續(xù)增加，毫耗盡區(qū)將進(jìn)一告步向半導(dǎo)體內(nèi)唱延伸，樸將半導(dǎo)體電子斬吸引到表面，船形成一層極薄臨但電荷濃度很燒高的反型層。閉CCD尋中電荷從一個(gè)救位置轉(zhuǎn)移到另型一個(gè)位置，在變開(kāi)始時(shí)刻，有缸一些電荷存儲(chǔ)攏在偏壓盾為浮10遺V猾的第一個(gè)電彎極下的勢(shì)阱中片，其它電極上出均加有大于閾感值的較低電壓挑。經(jīng)過(guò)一定時(shí)擔(dān)刻后，各電極豐上的電壓發(fā)生足變化，電荷包唯向右移動(dòng)。將簡(jiǎn)按一定規(guī)律變迎化的電思?jí)鹤?眼如外部的時(shí)鐘載電負(fù)壓亡)蹤加查到怖CC婦D陳各電極上，電語(yǔ)極下的電荷包囑就沿半導(dǎo)體表姑面按一定方向崖轉(zhuǎn)移到輸出端粱，實(shí)現(xiàn)圖像的碌自掃描，從而放將照射擺在葛CCD猛上的光學(xué)圖像本轉(zhuǎn)換成電信號(hào)蝶圖像，直接顯識(shí)示圖像全貌饑。愈圖器3-夸2霉是線秀陣站CC釘D傻的結(jié)構(gòu)示意圖堤，可以看出器勝件主要有光敏疲區(qū)、轉(zhuǎn)移區(qū)、希輸出單元這三竄部分組成。光頁(yè)敏區(qū)濫由欠N煉個(gè)光敏元排成兩一列，光敏單茶元始終進(jìn)行光廁積分，當(dāng)轉(zhuǎn)移珠柵加高電平時(shí)賊，浴N沉個(gè)光信號(hào)電荷截包并行轉(zhuǎn)移到脫所對(duì)應(yīng)的那爽位岡CC性D偏中，然后，轉(zhuǎn)招移柵加低電平工，轉(zhuǎn)移中斷，筋進(jìn)行下一行積則分雹。堵N濱個(gè)電荷包依次威沿版著略CC岔D踢串行傳輸，每憤驅(qū)動(dòng)一個(gè)周期滔，各信號(hào)電荷晚包向輸出端方眠向轉(zhuǎn)移一位，丟第一個(gè)驅(qū)動(dòng)周直期輸出第一個(gè)文光敏元信號(hào)電咽荷礙包漏;莊第二個(gè)驅(qū)動(dòng)周繪期輸出第二個(gè)儀光敏元信號(hào)電蛋荷包，依次類涂推，水第怕N胸個(gè)驅(qū)動(dòng)周期輸軟出閣第裙N峰個(gè)光敏元信號(hào)油電荷包。當(dāng)一奇行碎的攀N鴉個(gè)信號(hào)全部讀醉完，產(chǎn)生一個(gè)剃觸發(fā)飼信號(hào)，使轉(zhuǎn)移名柵變?yōu)楦唠娖叫?，將新一?jǐn)行浸的羅N勁個(gè)光信號(hào)電荷攔包并行轉(zhuǎn)移抱到國(guó)CC分D綁中，開(kāi)始新一利行信號(hào)傳輸和拉讀出，周而復(fù)康始。漿圖女3-扒2早線租陣多CC深D賽結(jié)構(gòu)圖誠(chéng)CCD基的主要特性參妹數(shù)1、轉(zhuǎn)移效率皇轉(zhuǎn)移效率鍵η繳是指電荷包在貪進(jìn)行每一次轉(zhuǎn)艦移中的效率，狀即電荷包從一監(jiān)個(gè)柵轉(zhuǎn)移到下航一個(gè)柵時(shí)，有敏η描部分的電荷轉(zhuǎn)先移過(guò)去，余墨下嘗e尺部分沒(méi)有被轉(zhuǎn)棋移迷，霉e街稱轉(zhuǎn)移損失率凱，根據(jù)電荷守說(shuō)恒原理有紡：康η葵=1攝－腐e列禿籮狐杠(呀3.1)刑由定義可知，膚一個(gè)電荷量為擇的電荷包，經(jīng)貸過(guò)濃n低次轉(zhuǎn)以后的輸坊出電荷量應(yīng)蓮為性:(3.2)即總效率為:(3.3)身由于餡CC踩D壺中的信號(hào)電荷麗包大都要經(jīng)歷宮成百上千次的論轉(zhuǎn)移，即掌使稅η防值幾乎接翁近舌1訪，灶但其總效率往鄉(xiāng)往仍然很低。2、暗電流殘CC放D嚷成像器件在既絕無(wú)光注入又無(wú)鈔電注入情況下督的輸出信號(hào)稱滴暗信號(hào)，即暗虎電流。暗電流陵的根本起因在蕩于耗盡區(qū)產(chǎn)生友復(fù)合中心的熱定激發(fā)。由于工怠藝過(guò)程不完善塵及材料不均勻額等因素的影響濾，李CC源D霧中暗電流密度退的分布是不均急勻的。暗電流辯的危害主要有抬兩個(gè)方面，即塔限制器件的低餅頻限和引起固蠶定圖像噪聲。3、靈敏度擋指在一定光譜駁范圍內(nèi)單位曝財(cái)光量的輸出信限號(hào)電昌壓排(饒電疑流堤)霉。曝光量是指旦光強(qiáng)與光照時(shí)享間之積，也相賞當(dāng)于投射到光峰敏元上的單位群輻射功率所產(chǎn)棉生的電狠壓散(豆電諒流克)豬，其單位為嗽V/初W定（盼A/鉗W河）露。湊CC天D梯的光譜響應(yīng)基囑本上由光敏元緩材料決定，也相與光敏元結(jié)構(gòu)鍛尺寸差異、電粉極材料和器件趙轉(zhuǎn)移效率不均農(nóng)勻等因素有關(guān)焰。4、光譜響應(yīng)疼CC蘋D批對(duì)不同波長(zhǎng)的采光的響應(yīng)程度憑是不一樣的。炭例如永，沃CC秤D仇對(duì)藍(lán)光的響應(yīng)燥是比較差圣的，這是因?yàn)榉€(wěn)在多晶硅中藍(lán)痰光被吸收的比節(jié)較厲害，以及德在多晶節(jié)硅借—耗氧化戶物搏—叉硅等層中引楚起的多層干涉裹的結(jié)果。通常房把響應(yīng)度等于斃峰值響應(yīng)的一踐半所對(duì)應(yīng)的波兆長(zhǎng)范圍稱為光含譜響應(yīng)范圍。站普許通故CC殃D淘的光譜響應(yīng)范余圍蕩為君400變～楚1100n米m寺。5、噪聲嘆CC第D騎的噪聲可歸納俗為三紋類微:蜜散粒噪聲、轉(zhuǎn)招移噪聲和熱噪蓄聲。備(倆1)賽散粒噪聲鷹在命CC潔D做中，無(wú)論是光日注入、電注入坑還是熱產(chǎn)生的奉信號(hào)電荷包的孔電子數(shù)總有一壁定的不確定性匹，也就是圍繞嶼平均值上下變面化，形成噪聲肯。這種噪聲常艇被稱為散粒噪側(cè)聲，它與頻率采無(wú)關(guān)，是一種杯白噪聲。散粒勢(shì)噪聲代表著器曠件最高信噪比健的極限，片外示的信號(hào)處理電辱路不能對(duì)此噪宋聲進(jìn)行抑制。猜(息2)貓轉(zhuǎn)移噪聲壁轉(zhuǎn)移噪聲主要收是由轉(zhuǎn)移損失石及表面態(tài)俘獲睡引起的噪聲，素這種噪聲具有亮累積性和相關(guān)魔性。累積性是枝指轉(zhuǎn)移噪聲是慮在轉(zhuǎn)移過(guò)程中墻逐次累積起來(lái)楚的，與轉(zhuǎn)移次朝數(shù)成正比。相障關(guān)性是指相鄰碑電荷包的轉(zhuǎn)移炕噪聲是相關(guān)的堂，因?yàn)殡姾砂仍谵D(zhuǎn)移過(guò)程中冶，每當(dāng)有一過(guò)蓋量貴△籃Q升電荷轉(zhuǎn)移到下佛一勢(shì)阱時(shí)，必蕉然在原來(lái)勢(shì)阱置中留下一減巴量權(quán)△樓Q從電荷，這份減副量電荷疊加到拖下一個(gè)電荷包浙中，所以電荷種包每次轉(zhuǎn)移要色引起兩份噪聲慨。這兩份噪聲沖分別于前、后綱相鄰周期的電砍荷包的轉(zhuǎn)移噪婚聲相關(guān)。儉(薄3)爭(zhēng)熱噪聲握熱噪聲是由于鐵固體中載流子撞的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)胃動(dòng)引起的，燥在團(tuán)O謊K暴以上，無(wú)論其糾中有無(wú)外加電框流通過(guò)，都有慨熱噪聲，對(duì)信贊號(hào)電荷注入及白輸出影響最大巷，它相當(dāng)于電門阻熱噪聲和電燦容的總寬帶噪患聲之和。循以愿上犁3謹(jǐn)種噪聲源是獨(dú)懼立無(wú)關(guān)的，所站以瞞CC煤D風(fēng)得總噪聲功率啄是它們的均方焰和。哈在思CC核D忌圖像數(shù)據(jù)采集關(guān)過(guò)程中，要盡君可能的得到精崖確兵的殿CC個(gè)D弦信號(hào)，且最大殘程度的降穩(wěn)低付CC逆D填的噪聲，提高晉信噪旁比賞。降低噪聲的冷主要方法嫩有饅:斯采用相關(guān)雙采瞞樣著CDS(Co杏rrelat捐edDoub步le劍Samp喘ling心)撲技術(shù)、雙斜積跳分法、小波變巾?yè)Q校正法、提秋高秧CCD感工作頻率、帶圈通濾波器法、饑制冷方法等。潑本系統(tǒng)采用了雄基于數(shù)字技術(shù)犁的相關(guān)雙采樣肚方法對(duì)噪聲進(jìn)餐行抑制。6、分辨率致分辨率是攝像苦器件最重要的綿參數(shù)之一，它苗表醫(yī)明升CC榆D睬成像器件對(duì)景均物細(xì)節(jié)的鑒別忍能力。通常用喉每毫米能分辨俊的線對(duì)數(shù)表示銅，即路l熔p容/m痰m塞。有時(shí)也用可茫分辨的最小尺洗寸表示，它是袖可分辨的空間胸頻率的倒數(shù)。均例如一飼個(gè)心CC騙D淚能分辨的最大診空間頻率為慚20lp帥/m京m捐，則可分辨的雜最小尺寸臉為捧0.05m她m貼。分辨率珠與稀CC罷D誘器件的像素尺壇寸有直接關(guān)系州，像素尺寸越敬小，分辨率越技高。通?？煞治瘫娴淖钚〕叽缟罴s為像素尺寸淋的損2司倍。目挪前初CC物D腫的像素尺寸月為飯6潔～困14um塑，可分辨的最公小尺寸旅為泳0.012田～沫0.028叼um么，對(duì)應(yīng)的線對(duì)再數(shù)柏為俱85狹～擱35lp/m臥m防。走CCD拆驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)編CCD幸是圖宰像采集系統(tǒng)的情核心，在應(yīng)戴用遮CC傲D宣圖像傳感器時(shí)寬，需要解決的尾問(wèn)題主要有兩閣個(gè)，即產(chǎn)生正士確的脈沖時(shí)序悟驅(qū)擔(dān)動(dòng)廁CC瓦D腰器件和輸出信貍號(hào)的采集處理領(lǐng)。為了保積證物CC經(jīng)D遣圖像傳感器正蓄確穩(wěn)定的工作四并充分發(fā)揮它裁的光電轉(zhuǎn)換功談能，必須設(shè)計(jì)尸出能夠產(chǎn)生符黑合佛CC魯D陵器件工作所需纏時(shí)序的驅(qū)動(dòng)控則制電路。系統(tǒng)義利用先進(jìn)神的勇FPG結(jié)A儲(chǔ)技術(shù)產(chǎn)生高速捎穩(wěn)定煤的柜CC凍D巖驅(qū)動(dòng)時(shí)序，具和體的程序?qū)崿F(xiàn)濱部分將在第四噴章詳細(xì)介紹。賞1擊、漏TCD150寬1取D像芯片基本結(jié)構(gòu)焦系統(tǒng)選用了日傲本東芝公司生么產(chǎn)忙的槳TCD150攪1水D旱線猴陣菠CC正D間圖像傳感器，罵它是一款高速校、低暗電流眉的陽(yáng)500或0殖像元線旋陣婦CC位D圓器件。芯片封差裝形式帆為障DIP2復(fù)2梳雙列直插式，羽TCD150差1剝D池的管腳分部和粥結(jié)構(gòu)如灶圖潮3-裙3賤所示，表獨(dú)3-筋1元為引腳名稱說(shuō)神明勁。軌表舊3-遇1TCD1嘆501洪D捐引腳說(shuō)明鞭φ匆1王E枕、缸O融電荷轉(zhuǎn)移脈沖追φ到2壺E暖、御O蜘電荷轉(zhuǎn)移脈沖子φ燭1B胖末級(jí)時(shí)鐘炸φ藝2B睛末級(jí)時(shí)鐘癥SH駱幀轉(zhuǎn)移脈沖嘉RS得復(fù)位脈沖室SP餓采樣保持脈沖就CP珍鉗位脈沖干OS舌信號(hào)輸出抹DOS典補(bǔ)償信號(hào)輸出劈SS附地殊OD勝電源家NC撒未連接狹圖弦3-3TC飼D1501先D擴(kuò)管腳圖亂圖批3-吳4伍所持示竄為陵TCD150距1版D晚原理結(jié)構(gòu)圖，洞由圖可知杠，墨TCD150攤1村D改由光敏區(qū)、轉(zhuǎn)驅(qū)移柵、模擬移爛位寄存器及信另號(hào)輸出單元組驕成。該傳感器錘內(nèi)部包含一襲列甜507刻6膛個(gè)光敏二極管膀，前圈面敗6畝4勇個(gè)和后蓄面失1駛2妹個(gè)是作暗電流丑檢測(cè)而被遮蔽低的，中翻間浙500談0萌個(gè)光電二極管雁是曝光像敏單累元。當(dāng)掃描一列張悠A獻(xiàn)3蠅的圖紙時(shí)可達(dá)后到閑1粥6復(fù)線落/m虧m鐘的精度，該器兵件工作端在玩5星V更驅(qū)動(dòng)脈沖智，禮12剃V要的電源條件下寶。埋圖嘩3-抓4護(hù)TCD150師1刻D裝結(jié)構(gòu)勝圖睡TCD150萍1D捎的光譜響應(yīng)特關(guān)性曲線如朱圖架3-她5點(diǎn)所示。光譜羽響應(yīng)范圍尤從菜400n礦m劃到唉1100n芳m闊，峰值對(duì)應(yīng)的封波長(zhǎng)丈為研550n墨m醫(yī)。俘圖乒3-銹5怎光譜響應(yīng)曲線央2另、股TCD150據(jù)1康D偵驅(qū)動(dòng)電路拾設(shè)計(jì)窄由駐于瓶TCD150規(guī)1君D余的時(shí)序邏輯是駁通利過(guò)您FPG鎖A摟發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)直的現(xiàn)，眾FPG違A尚的引腳龍為膚CMO刑S罷電平標(biāo)準(zhǔn)，宅而盛TCD150件1怒D擊所需的驅(qū)動(dòng)信宮號(hào)影為殖TT濃L忠電平標(biāo)準(zhǔn)，票但宏CMO灰S嫁電路的驅(qū)動(dòng)電撕流較小，不能綁夠直接驅(qū)誘動(dòng)坦TT槽L孤電路，所以需察要孫對(duì)塔FPG托A默輸出格的僵CC掛D公驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放電平標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換謝。系統(tǒng)中使訊用杯74LVC1兔624表5賊實(shí)現(xiàn)電平標(biāo)準(zhǔn)覆轉(zhuǎn)換的功能，許它席是吵1菊6吩位高荒速罰CMOS貌雙向滲線驅(qū)動(dòng)器，酷采用單電源供況電方式，鉆可以增強(qiáng)電流每驅(qū)動(dòng)能力，工宿作頻率可遭達(dá)重40MH胡Z顫。敘由妙于剛74LVC1婆624輔5雄輸入高電平的兼最小值手為糠2屬V般，輸出高電平氣為方5關(guān)V孩，所以利用它傲達(dá)到了驅(qū)即動(dòng)兩TCD150拾1罩D旗所需高電平電虛壓值的作用。術(shù)其工作方式如條表得3.燦2寇所示。炭表澤3.2斤74LVC1告6245瀉工作狀態(tài)表謎控制輸入端虹工作方式城OE喜DIR瓦L品L普B胃端輸入隸，懲A瓣端輸出誓L丘H咐A詠端輸入暖，戰(zhàn)B塑端輸出氏H提X跌隔離狀態(tài)夏本設(shè)計(jì)設(shè)定蹄VCC軋為非3.3辜V毛，脫O嘉E悼和助DI著R思同設(shè)為低電位棄，這唐樣解74LVC1瘡624黑5礎(chǔ)工作模式欺為到B訪端輸入園，珠A妨端輸出。析圖巾3-巧6僵所示為系統(tǒng)該的疤CC肅D咬驅(qū)動(dòng)電路硬件但原理圖想。誓該電路提供婆了胡TCD150費(fèi)1源D箭正常工作所需肉的全部驅(qū)動(dòng)信旅號(hào)以柿及繡12勉V象的電源接口。須由切于穗74LVC1月624后5翼可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)桶兩失片刻TCD150雀1流D破，所以這里設(shè)桿計(jì)了兩個(gè)接蹈口芹P犬1束和狹P搜2亦。圖量中棒CCDO晉D屬和疤CCDE送V繭為線街陣催CC只D茶的采集到的圖丙像信號(hào)接收端廊，最終接箱到器VSP501串0涂的謙3賢4篩腳糧和據(jù)4槽7適腳上。缺圖謠3-幣6敏CCD痰驅(qū)動(dòng)電路硬件眾設(shè)計(jì)辮3.3井AFE航電路設(shè)計(jì)惕襯A塵FE餡功能分析蝕AF光E喚（藥Analog黎Front狹En與d欠）溜，又稱模擬前逮端處理。懼CC衛(wèi)D賞圖像傳感器輸蔬出的模擬圖像倉(cāng)信號(hào)需要經(jīng)過(guò)裝信號(hào)調(diào)理新和凱A/腰D避轉(zhuǎn)換，使之成講為數(shù)字信號(hào)形型式，這樣才能割傳給后端處理尚器?？緼FE患的作用就是作將知CC嚷D亮輸出的模擬圖夕像信號(hào)箝位和岸放大挎到擁A/增D糖轉(zhuǎn)換器所需要導(dǎo)的電平?？四M前端系統(tǒng)輩的工作將直接纏影響各類應(yīng)用死采集系統(tǒng)的動(dòng)掩態(tài)范圍、分辨生率、信噪比、返線性度、速度路等重要參數(shù)，套它是提高系統(tǒng)丹采樣范圍及其瓜采樣位數(shù)的基諒礎(chǔ)之一。一個(gè)撲完整系的誦AF鵲E是處理器包括輸呼入箝位，相關(guān)歪雙采樣，執(zhí)程控增益放大遺，模數(shù)轉(zhuǎn)換等掏功能。渾VSP501便0屯午簡(jiǎn)介積本設(shè)計(jì)摒棄了刷以分離采樣保潔持器結(jié)合運(yùn)放魔的方案，而采豪用眾多數(shù)碼相季機(jī)的方案，用松一塊限專用的刃AFE竹芯片來(lái)完成信矩號(hào)放大、增益浙調(diào)節(jié)、相關(guān)雙姐采樣、及模數(shù)閥轉(zhuǎn)換。這樣的戀方案由于采用棗了單芯片設(shè)計(jì)渴方案，系統(tǒng)將張具有更好的可世靠性、穩(wěn)定性嬸。俯本榜設(shè)計(jì)中采端用碰T益I殼的閣VSP501斃0南前端信號(hào)處理告芯片蓬。止VSP501鍋0高是一款面翻向誦CC獨(dú)D賣的完善的低功兼耗雙通道模擬沿信號(hào)處理器?？人鼉?nèi)含最度高腫31MSP赤S伸的相關(guān)雙采樣狠（脅CD垂S膀）電路、可編肢程增益放大器長(zhǎng)（旦DPG鋸A州）稱、羽1眠4般位精度的最高纖采樣率松為臉31MSP麻S擱的權(quán)A/套D田轉(zhuǎn)換器察?？糣SP501師0冷可以工作在三稠種模式下，缺對(duì)盆CC獎(jiǎng)D擾信號(hào)、模擬視極頻信號(hào)和普通幼的交流信號(hào)進(jìn)洗行牲A/瑞D繞轉(zhuǎn)吩。撥VSP501花0乳以其高精度、草高速度的模數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換能力，以深及它所具有的彈完善的頁(yè)性能結(jié)構(gòu)，廣童泛的應(yīng)用在工京業(yè)控制、醫(yī)療橡儀器、科學(xué)研先究等領(lǐng)域的高鍬精度圖像采集梳系統(tǒng)等慘。律VSP501惕0慘的引腳圖如巖圖聰3-值7秀所示。些圖修3-振7姐VSP501戀0廳引腳圖期VSP501相0滿的內(nèi)省部結(jié)構(gòu)圖如忘圖飼3-碑8行屬所示。主要包莖含直流重建、膏相關(guān)雙采樣、惠輸入箝位、可抗編程增益放大編器彼（凝DPG運(yùn)A烏）、黑電平箝邊位想、蘿A/D坦員轉(zhuǎn)換器等模塊我。下面將分別渠介紹，闡佩述脾VSP501始0癢欺的工作原理。欣圖灘3-抓8孫VSP50亡1握0拋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖壟1如、獄直流重哪建撫益直流重建的目班的是實(shí)現(xiàn)直流笨電平箝位。由太于澇CCD桶的輸出信號(hào)因勸為包含了一個(gè)宵較大的直流成姨分，這個(gè)直流裙量很容易造成勵(lì)放大器的飽和狐或者引起共模棒效應(yīng)。因此箏，柜CCD汽劉的輸出信號(hào)往按往不能直接加臂到后續(xù)放大器么的輸入端。直翼流重建電路的鵝功能是從信號(hào)秀中恢復(fù)出優(yōu)化斑的信號(hào)直流分閘量，即將疊加站在申CCD槳唐像素上的直流繁電平恢復(fù)到一麻個(gè)希望的值。島在實(shí)際電路設(shè)族計(jì)中，疼將虧CCD卡鐮輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)搞一市個(gè)禾0.1u嘗F語(yǔ)的耦合電容連賞接易到條VSP501瓜0艱的統(tǒng)CCD盞豪信號(hào)輸入引腳女，在耦合電容蠶端產(chǎn)生一個(gè)理棍想的直流偏置麥電壓，可以棕將烘CCD剖啄信號(hào)的直流電矮平箝位宿在棚1.5洞V級(jí)左右。響2辣、牢相關(guān)雙采樣巨（滑CD狹S?。﹫F(tuán)礙相關(guān)雙采樣擺（枕CD崇S炮）是根片據(jù)倘CCD歌崇輸出信號(hào)和噪艇聲信號(hào)的特點(diǎn)泥而設(shè)計(jì)，它能咸消除復(fù)位噪聲拍的干擾，跑對(duì)匆1/呢f紡噪聲和低頻噪監(jiān)聲也有抑制作慧用，可以顯著顯改善信噪比，擴(kuò)提高信號(hào)檢測(cè)懷精度。由樹于猴CCD川肯每個(gè)像元的輸躁出信號(hào)中既包緊含有光敏信號(hào)喚，也包含有復(fù)它位脈沖電壓信捎號(hào)，若在光電獸信號(hào)的積分開(kāi)猜始時(shí)刻和積分票結(jié)束時(shí)刻，分鐮別對(duì)輸出信號(hào)茄采樣（在一個(gè)單信號(hào)輸出周期瓣內(nèi)，產(chǎn)生兩個(gè)因采樣脈沖，分稱別采樣輸出信咽號(hào)的兩個(gè)電平突，即一次是對(duì)謙復(fù)位電平進(jìn)行仿采樣，另一次菜是對(duì)信號(hào)電平勿進(jìn)行采樣），例并且使得兩次驟采樣時(shí)間之間膚的間隔遠(yuǎn)小于捉時(shí)間常糖數(shù)紹R腥C水（妻R鵲為復(fù)位管的導(dǎo)江通電阻），這剪樣兩次采樣的晚噪聲電壓相差絹無(wú)幾，兩次采浮樣的時(shí)間又是處相關(guān)的。若將柿兩次姻采樣值相減，戴就基本消除了主復(fù)位噪聲的干狹擾，得到信號(hào)營(yíng)電平的實(shí)際有殖效幅值。歇3榆、嗎輸入箝純位燭磨輸入箝位的目侍的是去敵除侮CCD傳矛的黑電平偏移客。一該些即CCD鏈納信號(hào)有很大的狗黑電平偏移電封壓，如果不及庸時(shí)將這個(gè)偏移噴量去除，將會(huì)血對(duì)芯片內(nèi)畏部弦DPG錢A貼電路的可用放譯大空間有很大釋的影響。與其踩它模擬前端芯辯片的結(jié)構(gòu)不同控，夜VSP501慘0苗谷在迫CCD那麗信號(hào)進(jìn)入芯片仆后就去除了這推個(gè)偏移電平，眉這樣做有兩個(gè)剝好處：其一是山減小對(duì)芯片采視集通道中的黑姻電平箝位模塊睜的影響，其二碗是確片保開(kāi)DPGA攀確有更大的電壓劈放大的空間。思4奶、傍可編程增益放什大器猶（劇DPG倚A詞）區(qū)雕VSP501擴(kuò)0買提供了一個(gè)分密辨率糠為宇10肝謙位、增益范圍格為乖0dB忙～還24dB槳雁的緞DPG帥A魚，魄DPG遞A園的增益系數(shù)集由跨SPI謝騾串行總線對(duì)相再應(yīng)寄存器的進(jìn)犯行配置，具體金的淹DPGA好手增益值公式為毯：間叉Code仰絹Range冬趁皇Gain必Equat黎ion(dB射)城128印～步1024思匹Gain(d諷B)=尋20log棄(萌Code烘－棍128價(jià))貸/64堤(賀4.1支)晃式留（拒4.透1航）中朵的糖徒Code妹宮為相應(yīng)寄存器燦的盡10bit煌偶數(shù)據(jù)值。粗VSP501欣0議的配置諷由啞暢FPGA榮負(fù)責(zé)完成。即5室、骨黑電平箝堆位禾拜黑電平箝位環(huán)眉路模塊用來(lái)移傅除采樣通道中艷剩余的偏移電睜壓，同時(shí)能夠浪跟懂隨辰CCD駁制黑電平信號(hào)的炸低頻變化。它班的工作原理是鳳：首先，通過(guò)橫對(duì)相應(yīng)寄存器硬配置，獲得需餡要的箝位電平嫌，可調(diào)范圍剩為涉0辮～娛510販LS竄B砍；然后，在信太號(hào)的消隱期感，沫ADC井走的輸出電壓與悅用戶通過(guò)寄存伴器配置的黑電寫平向比較；最侮后，比較后的糊信號(hào)通過(guò)濾波曉降低噪聲，將勿修正的信號(hào)通堡過(guò)燭DAC截薯重新輸買入添AD玩C允。通常，黑電廣平箝位環(huán)路應(yīng)售在每個(gè)行周期劣變化一次，但聰實(shí)際上這個(gè)環(huán)膏路可以變化得個(gè)更慢以適應(yīng)特是殊得需要。嘉6噴、篩A/D貝貫轉(zhuǎn)換繁器符歉VSP501瓜0揉抓內(nèi)部含有一個(gè)三高速、低功耗墨的跪A/D懷煩轉(zhuǎn)換器。它的砍高性能體現(xiàn)在價(jià)：精度為懼14六雕位；采樣率為軟3煌0MH恥z竭；差分非線性蔑好遞于住0.5LS叨B淋；市（擔(dān)-0.3壩～扔3.蕉6抗）屋V萍的輸入幅值范庫(kù)圍；更好的抗客噪能力。哭VSP501松0窯的硬件企電路呢設(shè)計(jì)蟲如下糖圖暖3-握9河所示遣。蒜圖火3-喘9富VSP50沉1貓0番硬件電路設(shè)計(jì)最3.4鵲FPG焦A耐硬件軌電路設(shè)計(jì)石Cyclon豪e濱系列嚴(yán)FPGA母簡(jiǎn)介絲Altera脂公席司呢Cyclon撞e乓系內(nèi)列于FPG酸A部是目前市場(chǎng)上結(jié)性價(jià)比最優(yōu)且怖價(jià)格最低尾的毯FPG辮A寇。曬Cyclon予e貞器件具有為大縣批量?jī)r(jià)格敏感肺應(yīng)用優(yōu)化的功豈能集，這些應(yīng)遞用市場(chǎng)包括消披費(fèi)類、工業(yè)類主、汽車業(yè)、計(jì)壩算機(jī)和通信類永。繭器件基于成本譜優(yōu)化的全腔銅五1.5VSR諒A瑞M憑工藝，容量?jī)魪馁?gòu)291往0拘至昨2006繞0掌個(gè)邏輯單元不抽等，具有多虛達(dá)掩294912科bi畜t革嵌針入孤RA呼M肥，該系列各型鄭號(hào)資源詳細(xì)信譽(yù)息見(jiàn)表賺3督拾-3癥。武Cyclon枯eFPG緊A渴支持各種單閱端臺(tái)I/島O約標(biāo)準(zhǔn)最如但LVTT董L瑞、望LVCMO挽S各、熟PC恢I誤和豈SSTL-2桐/倆3岔，通討過(guò)嗚LVD悶S甩和尺RSD犯S桿標(biāo)準(zhǔn)提供多厚達(dá)記12則9吵個(gè)通道的差半分暴I/修O挎支持。每?jī)?cè)個(gè)喪LVD省S判通道數(shù)據(jù)傳輸冰速率高綠達(dá)懼640Mbp盛s津。親Cyclon誠(chéng)e貼器件具有雙數(shù)狼據(jù)速圖率切(DDR)S井DRA菊M粒和含F(xiàn)CRA霉M午接口的專用電敲路戴。索Cyclon綁eFPG斧A怠中有兩川個(gè)界PL股L估提供六個(gè)輸出鷹和層次時(shí)鐘結(jié)家構(gòu)，以及復(fù)雜柴設(shè)計(jì)的時(shí)鐘管塞理電路。這些蓮業(yè)界最高效架雜構(gòu)特性的組合飯使兩得恒FPG孔A沒(méi)系列成走為帥ASI閱C漲最靈活和最合積算的替代方案馬。蓬表影3-3澇Cyclon涂eFPGA巷系列產(chǎn)品性能服特性薄EP怒1C腸3均EP盈1C襪4取EP收1C徑6艷EP明1C此12練EP烏1C腸20臉邏輯單線元炸(零LE)銜2910壇4000叔5980鉆12060代20060匆M4KRA腥M建巧塊吊(4kbit醬+柱奇偶校楊驗(yàn)撕)制13麥17毀20跑52物64垮RA惹M鍛總量聲59904吊78336職92160姻239616叛294912航PLLs誠(chéng)1挺2種2焰2倡2聰最大用裳戶慶I/東O仆數(shù)錦104曉301夸185其249間301針差分通道印34推129耐72房103福129截Cyclon舞e眾器件毛的性能足以和絕業(yè)界最快釋的惱FPG翻A喇進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)黑。贈(zèng)Cyclon誕eFPG珠A佩綜合考慮了邏楊輯、存儲(chǔ)器右、段PL從L猶和高熔級(jí)厭I/老O島接口，是價(jià)格肆敏感應(yīng)用的最景佳選擇。結(jié)合損本系統(tǒng)的需要美，設(shè)計(jì)中采用遲了該系列的債EP擇1C桌3紐器攻件逼EP1C艷TQ席144徒C辛8邪。早EP吹1C鬼3TQ物144C求8今除表喉3-3文所示的特點(diǎn)外華，其它特性如津下：乎1哥、刃內(nèi)核工作電壓瘋為洪1.5壯V晃；側(cè)2迎、武片上的鎖相環(huán)歇電路可以提供碰輸入時(shí)鐘的割1革～呆3拋2揉分頻或倍頻頓、壞156叔～排417p婚s及移相或可變占常空比的時(shí)鐘輸綿出，輸出時(shí)鐘徒信號(hào)的特性可測(cè)直接在開(kāi)發(fā)軟掌件里設(shè)定。經(jīng)述過(guò)鎖相環(huán)輸出踐的時(shí)鐘信號(hào)既坊可以作為內(nèi)部守的全局時(shí)鐘，券也可以輸出到陡片外供其它電逼路使用；鏟3松、騙多功能牧的曠I/鍛O押結(jié)構(gòu)支持差分裝和單端輸入，磁并腫與殲3.3蛙V錢、敵3蝕2乞位移、購(gòu)66MH現(xiàn)z盤的閣PC倡I(xiàn)帳局部總線兼容點(diǎn)，輸出可以根更據(jù)需要調(diào)整驅(qū)姿動(dòng)能力，并具冒有三態(tài)緩沖、近總線狀態(tài)保持翁等功能；幻4劍、竊整個(gè)器件背的呈I/帆O谷引腳分為四個(gè)似區(qū)，每一個(gè)區(qū)膛可以獨(dú)立采用閥不同的輸入電縫壓，并可提供責(zé)不同電壓等級(jí)染的輸出。熄JTAG豆口敘及泡A療S拜模痛式接口呀FPGA謠的配惕置模謝式泡FPG淚A贏的配置方式多疊種多樣，各個(gè)榜廠商之間很少倡有通用的配置碌標(biāo)準(zhǔn)，隨著新飲器件的推出，晝配置方式也不撐斷更新。目前帽Altera枯公司所提供愈的軋F(tuán)PGA滅配置方式主要伯有兩芬種：崇1坑、禮AS(Act肚iveSe期ria滲l延，主動(dòng)方輔式宋)摟：餡FPG盲A槐處于主動(dòng)地位鍛，品由旱FPG遠(yuǎn)A恐控制配置過(guò)程舟，負(fù)責(zé)輸出控梨制和同步信號(hào)居給外部配置芯將片，接受配置上數(shù)據(jù)以完成配丈置垮。殿EPC對(duì)S黑系列配置器件鴨專乞供彼A漸S煎模式，越如蘿EPCS飽1敢，蠶EPCS鑒4田。寒A喬S辱配置模式電路鍬如晌圖毅3-鴨10拆所示，配置數(shù)嶺據(jù)通脈過(guò)槳DATA湖0步引腳送迎入峽FPG鄭A稱，配置數(shù)據(jù)被榆同步憤在拳DCL尊K灌輸入上塘，鑼1桶個(gè)時(shí)鐘周期傳蘋送販1研位數(shù)據(jù)。會(huì)2悠、裳JTA英G株方式掃：懇JTA林G睜方式是所有配鋪置方式中優(yōu)先惠級(jí)最高的，它滿利企用再IEEE11刮49.閱1濫中定義袋的鉆JTA亡G修標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行謹(jǐn)配置。通過(guò)下趁載電纜摔由餅Quartu明sI啟I榜軟件進(jìn)行配置場(chǎng)，也可以采用痕其他的智能主平機(jī)來(lái)模釀擬柴JTA前G梅時(shí)序巡，驕JTA墻G途口電路如茫圖貸3-爬10偶所示。遵圖攻3-搖10頁(yè)FPGA睬配置電路途本系統(tǒng)采商用氏AS+JTA翻G問(wèn)方式。這樣可握以爺用圍JTA紫G友方式下載程序腸調(diào)試，而最后在程序調(diào)試無(wú)誤爽后，再昂用泰A愧S榨模式把程序固勺化到配置芯片靜里去。采用疏1M咳容量的鍵EPCS箏1撒串純行烈FPG蔽A罵配置芯片，完湖全滿足設(shè)計(jì)要日求。鬼3.5宿PCB罪板的設(shè)計(jì)濤濃P犧CB腐設(shè)計(jì)常識(shí)蒙一般來(lái)說(shuō)，印貴制電路板包括附單面板、雙面禿板和多層板。紙單面板一面有根敷銅，另一面助沒(méi)有敷銅，用漫戶只可在有敷撐銅的一面放置盤元器件和進(jìn)行珍布線。單面板餃成本低、無(wú)需啊打過(guò)孔，但是錫由于只能在敷下銅面上進(jìn)行布拆線，因此限制難了它的應(yīng)用，庫(kù)僅在進(jìn)行一些湯比較簡(jiǎn)單的設(shè)蕩計(jì)才使用單面遙板。閃雙面板包括頂暮層和底層，均局有敷銅，都可忍以進(jìn)行布線。舊頂層主要放置沾元器件，而底瓜層用來(lái)布線。峰在雙面板上進(jìn)秀行設(shè)計(jì)相對(duì)比歸較容易，而且塑成本較低，因現(xiàn)此用雙面板制沸作電路是比較邁理想的選擇。匹多層板包含多挺個(gè)工作層，除出了頂層、底層有，還包括中間兆層、內(nèi)部電源糟層和地層等。獻(xiàn)隨著電子技術(shù)外的高速發(fā)展，腿電路設(shè)計(jì)越來(lái)丑越繁瑣，電路枕板也隨之越來(lái)至越復(fù)雜，多層波電路板得到了浸越來(lái)越多的應(yīng)京用。拾要進(jìn)行電路板辱設(shè)計(jì)，首先得宋制作電子元器債件的封裝。元普器件封裝包括啦電子元器件的趴外形尺寸以及塵焊盤的位置，茂這是元器件被按焊接到電路板復(fù)上時(shí)的重要參俘考。蹈元器件的封裝換可以分為針腳叔式和貼片式。賽元器件封裝的田命名標(biāo)準(zhǔn)一般肆為元器件類型刊加上焊盤距離份或者焊盤數(shù)，吐通常可以根據(jù)趟元器件封裝編脫號(hào)來(lái)判斷元器披件的相關(guān)參數(shù)費(fèi)。如仇AXIAL該0.4總表示此元器件群為軸狀封裝，景兩焊盤間的距染離為正400mi幣l治；勒DIP1莫6票表示該元器件園為雙列直插式鄰，引腳數(shù)州為檔16孫個(gè)程；艘QFP6價(jià)4意表示該器件為對(duì)四周扁平貼片喪式，引腳數(shù)橡為知6瓣4賀個(gè)。扶焊盤的作用是賓連接元器件引喬腳和導(dǎo)線。焊摘盤燙是魄PC界B簽設(shè)計(jì)中最重要道的概念之一，務(wù)也是我們最常維接觸的。選擇掙元器件的焊盤鬼類型要綜合考死慮該元器件的水外觀、布置形端式以及受熱情找況、受力方向笨等因素。例如勾，對(duì)發(fā)熱量較綿大且受力的焊輕盤，可將其設(shè)失計(jì)捉成竊“限淚滴皮狀蘆”隱。份當(dāng)遇到需要在衫元器件引腳之托間進(jìn)行布線的建情況時(shí)，將焊鳳盤設(shè)計(jì)成橢圓感形或扁圓形往醫(yī)往事半功倍?；孕性O(shè)計(jì)的元奔器件焊盤孔的布大小要參照元愿器件引腳粗細(xì)屆進(jìn)行確定，基厘本原則是焊盤陰孔的尺寸較元王器件引腳直徑艘大鬧0.2mm盛左右。雜為連朵通葛PC待B雖板各層之間的幅電路，在需要協(xié)連通的導(dǎo)線交嚷匯處鉆上一個(gè)弱公共孔，這就于是過(guò)孔。過(guò)孔蜂一般分為三種誓，即從頂層貫股通到底層的穿餃透式過(guò)孔、從柏頂層通到內(nèi)層張或從內(nèi)層通到序底層的盲過(guò)孔狀以及內(nèi)層間的逗隱藏過(guò)孔。從夫俯視角度觀察寬過(guò)孔，包含兩鉗個(gè)尺寸，即通幟孔直徑和過(guò)孔務(wù)直徑。通孔和跌過(guò)孔間的孔壁泥，采用與導(dǎo)線禁相同的材料構(gòu)級(jí)成，連接位于佳不同板層的電輔路。一般情況減下，設(shè)計(jì)電路瘦時(shí)盡量少用過(guò)備孔，一旦選用鵲就務(wù)必處理好條它與周邊各實(shí)若體的間隙。此詠外，所承擔(dān)的洗載流量越大，南過(guò)孔尺寸就越潑大，如電源層株或地層與其他憶層連接時(shí)所用仙的過(guò)孔就要大殘一些。侄此外，歷膜館(Mask憶)罵在省PC頸B暖制作過(guò)程中也巴是必不可少的崗，根據(jù)其所起莊的作用，可分腔為助焊膜和阻絡(luò)焊膜。助焊膜廟涂于焊盤上，炭可提高焊接性蘭能，通常在電尼路板上觀察到樓的比焊盤略大液的淺色圓圈就烏是助焊膜。阻荒焊膜則正好相勇反，為了阻止葬電路板上非焊年盤處的銅箔粘煌錫，焊盤以外蛇的各部分都要群涂敷阻焊膜。摧在繪雁制振PC箏B翻電路板的過(guò)程征中需要考慮許并多方面的問(wèn)題惜，信號(hào)完整性隸問(wèn)題更是重中褲之重。信號(hào)完芬整性問(wèn)題主要經(jīng)包括反射、振怖鈴、信號(hào)過(guò)沖靈以及信號(hào)之間償?shù)拇當(dāng)_等。良吧好的信號(hào)質(zhì)量際是提供穩(wěn)定時(shí)辨序的基礎(chǔ)，信趕號(hào)完整性問(wèn)題哨導(dǎo)致的信號(hào)質(zhì)忙量變差很可能源帶來(lái)時(shí)序的偏超移和紊亂，從倉(cāng)而導(dǎo)致系統(tǒng)不競(jìng)能正常工作。厘差的信號(hào)完整萬(wàn)性不是由某個(gè)淘單一因素引起律的，而是由電掃路設(shè)計(jì)中多種菌因素共同導(dǎo)致武的，因此，信逮號(hào)完整性分析貫就成了進(jìn)論行抵PC評(píng)B裹板級(jí)和系統(tǒng)級(jí)孔設(shè)計(jì)、分析的布基礎(chǔ)。開(kāi)信號(hào)完整性問(wèn)廉題一般是由電峰路板設(shè)計(jì)中的僅走線脆、甲PC律B援板材和阻抗匹遍配等導(dǎo)致的。濕可以采用先進(jìn)沒(méi)的終ED善A診工具進(jìn)行仿真碌來(lái)解決信號(hào)的玩反射、串?dāng)_問(wèn)慚題。通過(guò)選擇六正確的布線策有略和終端匹配郵方式，可以得涼到理想的信號(hào)勿波形。強(qiáng)反射是源端與紗負(fù)載端阻抗不題匹配導(dǎo)致的，干負(fù)載會(huì)將一部就分電壓反射回連源端。寄在翻PC肯B灶布線過(guò)程中，件可以預(yù)先選擇拐合適的拓?fù)浣Y(jié)犬構(gòu)來(lái)改善反射女現(xiàn)象，這種方羊法通常不需要送增加額外的電池子器件。常用境的布線拓?fù)浞秸辗ㄓ袠錉罘?、治菊鏈法、星狀縫法和回路法。辱相比較而言，姻菊鏈法是比較噴好的布線法，錢適合于地址或?qū)φ邤?shù)據(jù)總線以駛及并聯(lián)終端的沫布線，基本上俊沒(méi)有分支旁路吩。此外，為了疏減輕反射，還抵可以選擇降低箭系統(tǒng)頻率以便軌在下一個(gè)信號(hào)辮加載到傳輸線糖上之前達(dá)到反螞射穩(wěn)態(tài)，但對(duì)童于高速系統(tǒng)來(lái)省說(shuō)，在總線頻頌率達(dá)到一定閡駱值之后，反射屠在一個(gè)周期內(nèi)常無(wú)法達(dá)到穩(wěn)態(tài)緩，所以這種方嘆法在高速系統(tǒng)拍中不太實(shí)際。獅過(guò)沖是首個(gè)信濫號(hào)峰值或谷值駱超過(guò)設(shè)定電壓仰值，較強(qiáng)的過(guò)站沖會(huì)導(dǎo)致保護(hù)民二級(jí)管過(guò)早失薯效。下沖是指遇下一個(gè)谷值或題峰值，過(guò)分的資下沖可能會(huì)引綁起錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)密操作。過(guò)沖與帆下沖是由走線編過(guò)長(zhǎng)和信號(hào)變加化太快兩方面評(píng)原因?qū)е碌?。究盡管大多數(shù)元笨件在接收端都障有輸入二極管研對(duì)其進(jìn)行保護(hù)婦，但有時(shí)過(guò)沖室和下沖電平會(huì)往在瞬間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超更過(guò)元件可承受充的電程壓范圍，從而常損壞元器件。托振鈴表現(xiàn)為信盈號(hào)反復(fù)出現(xiàn)過(guò)戴沖和下沖，在霜邏輯電平的門毯限上下抖動(dòng)，繡震蕩成欠阻尼械狀態(tài)。振鈴主哨要是由傳輸線約上過(guò)度的寄生漁電感和電容引圍起接收端與源裕端阻抗失配造賊成的。同反射懷一樣，可通過(guò)論適當(dāng)?shù)亩私舆M(jìn)海行抑制。啟芯片內(nèi)部參考內(nèi)地與系統(tǒng)地之燥間存在引線電怪感，芯片輸出篩管腳與系統(tǒng)地慰之間存在負(fù)載湖電容，隨著數(shù)錦字設(shè)備速度逐辦漸變快，它們誦的輸出開(kāi)關(guān)時(shí)羞間越來(lái)越少。乖如果地線通過(guò)勿電流的能力不帶夠，那么當(dāng)大記量的開(kāi)關(guān)電路值同時(shí)由邏輯高肝變?yōu)檫壿嫷蜁r(shí)說(shuō)，就會(huì)導(dǎo)致芯巨片內(nèi)部參考地螞的電壓漂移，陷即地彈。由于刃地彈與引線電企感、負(fù)載電容原成正比，所以跨應(yīng)盡量減小分怨布電感量，采露用輸入電容小詠的器件以避免含讓某個(gè)邏輯門鐘驅(qū)動(dòng)太多的負(fù)恩載。另外，采光用上升沿變化勵(lì)緩慢的器件也臂可以在一定程霧度上減小地彈賊的影響。珍電磁干擾將導(dǎo)暴致過(guò)量電磁輻取射，表現(xiàn)為當(dāng)下數(shù)字系統(tǒng)加電通運(yùn)行時(shí)，某個(gè)終傳輸線得到類秩似天線的特性齡，對(duì)周圍環(huán)境痕輻射電磁波，裕從而干擾周圍園電子設(shè)備的正王常工作。它產(chǎn)野生的主要原因風(fēng)是電路工作頻知率太高以及布窄局布線不合理捉。主在電路設(shè)計(jì)中欲，信號(hào)完整性百問(wèn)題是一個(gè)復(fù)恩雜的問(wèn)題，往咸往有許多難以襲預(yù)料的因素會(huì)牙影響整個(gè)系統(tǒng)炸的性能。因此股信號(hào)完整性分妹析在高速電路憶設(shè)計(jì)中的作用俗舉足輕重，只督有解決好高速蜜設(shè)計(jì)中的信號(hào)衫完整性問(wèn)題，便高速系統(tǒng)才敘能準(zhǔn)確、穩(wěn)定沃地工作。致泰修P讀CB傍具體設(shè)計(jì)盤完成了系統(tǒng)所漏有的分塊硬件憂電路設(shè)計(jì)之后狠，最終要實(shí)現(xiàn)塞驅(qū)動(dòng)和采樣的槽一體化設(shè)計(jì)，層這就要求各個(gè)久模塊電路必須瀉集中到一塊電少路板，所以我稀的符PCB槳板設(shè)計(jì)要包括庫(kù)：爆F(xiàn)碌PG敞A逢最小系統(tǒng)路、覺(jué)CC炭D芝驅(qū)動(dòng)電路模塊質(zhì)、尸VSP501俊0蛾電路模塊。肺設(shè)計(jì)使用的孕是屯Protel促DXP2表00氧4感軟件。銅本設(shè)計(jì)的原則量是盡量縮小電萌路板的面積，鞏節(jié)約成本，而醫(yī)將信號(hào)完整性訂分析放在次要刻位置。本系統(tǒng)建所需要的電壓巾源共扒3墻個(gè)逝：法12持V彩，鞭為器CC春D牌正常工作器件王供壓付；冶3.3V遺和嗎1.5V僵，為沙FPG侵A景和五AFE覽供壓。本設(shè)計(jì)緩采用殊雙式面茄板，頂拆層主要已放置核心支器件，獨(dú)如化FPG賽A戰(zhàn)，侍VSP501艙0鵝等，底層主要貍放置一些去耦墻電容，電阻。待由于平時(shí)沒(méi)有浮畫哥過(guò)腦PC膏B醉，沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)軌驗(yàn)，所以在設(shè)扇計(jì)認(rèn)PC姑B頌的過(guò)程中遇到額了許多問(wèn)題，士首先遇到的是村布局問(wèn)題，須看到由原理圖宣導(dǎo)莖入永PC機(jī)B廣文件后的一大起堆元件，不知下道該怎么排列欄好，就按照橫寒豎排列整齊的氏方法排列，結(jié)挖果布線的時(shí)候凈發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很嚴(yán)圓重，許多線布磚不通。經(jīng)過(guò)老棋師指導(dǎo)，教布局時(shí)應(yīng)該分語(yǔ)塊布局，于是膜把板子分為電愁源、配置接口宋、貝CC渾D鉗接口擴(kuò)、揮VSP501忘0賣、擴(kuò)展接口及久按鍵等幾個(gè)部響分。增圖玻3-毒11種所示為骨初步紹布局后立的晚PCB解效果圖卡。甩圖錘3-融11拖PC夫B轉(zhuǎn)初步吸布局善效果圖耀經(jīng)過(guò)分塊布局刪后，設(shè)計(jì)的各義個(gè)部分擔(dān)在肝PC擱B小上體現(xiàn)出來(lái)，天這樣在布線的議時(shí)候思路清晰肥，知道怎么走翼線最好。學(xué)在布線名過(guò)程時(shí)桌，出現(xiàn)塔不能自動(dòng)布線組的問(wèn)題守，播而墊且圾FPG破A易芯片的引腳全酷部變綠。槳檢查后發(fā)現(xiàn)雹是痰FPG丹A淺芯片引腳瘋間距惡小于布線規(guī)則夕里設(shè)定死的艦10mi捕l廣安全間距失，改植為酬7mi添l皇就解決了。銷經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整別，自動(dòng)布線全視部不通了，但彎是發(fā)現(xiàn)許多線擠布得不合理輕，而且過(guò)孔太踐多，電源的走悉線也太細(xì)，私加工難度太大遭，稻不符合設(shè)計(jì)要鋸求，所以巴決定手動(dòng)布線洪。肝還遇到的蠅問(wèn)題就是蔽如何放置芯片互去耦電容稀。東開(kāi)始時(shí)美只是折將所有電容并伙聯(lián)在一起犯，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到覆去耦電容的作匆用。后來(lái)老師砌指出槐去耦電容應(yīng)該扁放湯在宰FPG秤A渾的供電電源引鉤腳和地之間，運(yùn)并該就近安放享。最好的方法房就是把去耦電擁容放在芯片的肯背面，能接地端一致朝喇里，接電源端訂通過(guò)過(guò)孔和芯排片對(duì)應(yīng)供電腳賓相連。予由于芯片的尺監(jiān)寸較小，筑080黨5殿的電容不好放娛置，所以填更改盲電容的往封裝鑒為嗽060疊3姐，這樣作布局更加僚方便津合理泄。車圖逃3-抓12蒜劈為畏調(diào)整后煙布線效果圖。導(dǎo)圖碧3-嗓1惰2集布線效果圖趣修改后的猶PCB考已掉滿足設(shè)計(jì)要求芹，但賞在老師指導(dǎo)下串再次訴對(duì)電路斤進(jìn)行了優(yōu)化清。為了儀充分利疤用臣FPG釘A股豐富的嘉I/O癢管腳資源翁，方便電路擴(kuò)乎展，增酒加輕I/晨O悔接酒口飽J掃4復(fù)到注3擔(dān)0感腳售，灑同時(shí)增加了按耐鍵修數(shù)目。最后再艘次對(duì)布線進(jìn)行賄優(yōu)化，符補(bǔ)淚滴，并頁(yè)雙面幣對(duì)地過(guò)覆銅。至此襪完成竟了全部趨PCB林板的駐設(shè)計(jì)。票圖止3-謙13唉為最終版的未江覆銅餡的求PC草B洲效果圖。軟圖盡3-霧13碎最終餅版需PC可B爽效果圖示3.6桑系統(tǒng)硬件森的附焊接璃和測(cè)試滿經(jīng)過(guò)兩堂周時(shí)間，件拿到制作好的開(kāi)PCB舒板凝，接著就城是趣元牧器件唯的孝焊接鎖和卷PC學(xué)B內(nèi)電路門測(cè)試岔。中首先焊隙接的是電源模介塊洲和晶振模塊雖，焊好后通共過(guò)茂5豆V火供電，得到了表穩(wěn)定這的筑3.3隨V更和不1.5糕V擊電壓輸出，說(shuō)綱明電源設(shè)計(jì)符壩合要求。用示坊波器測(cè)量辟晶振輸出引腳諷，仇得到碌了穩(wěn)定召的各50MH荷z博時(shí)鐘信號(hào)隱，說(shuō)明晶振肢也爛工作正常崇。掛其次閥焊接的范是扯EP1C練3叼、趟VSP501籮0瓣、遍74LVC1蔽624協(xié)5猛，曲及鋪其五去耦電容，上琴拉電阻等。染這幾塊芯片引改腳較多，焊接想的時(shí)候必須非經(jīng)常仔細(xì)，不要皇出現(xiàn)虛焊、短妨路等問(wèn)題。最完好是第一次就崗焊好，因?yàn)榈陬櫼淮问亲詈煤讣暗?，出?wèn)題的烤幾率也最小。軟最后底要燈焊上按鍵細(xì)、犬I/院O淡接口、配置接狡口以糧及喘LE前D娛。全部焊接完欺成后的系統(tǒng)板心如臭圖扶3-體14休和異圖禽3-1挨5梅所示故。雀圖記3-摸14纖系統(tǒng)息板正面圖墨圖氣3-15伙管系統(tǒng)板反面圖判系統(tǒng)勇電路板是月否設(shè)計(jì)成功，奔關(guān)鍵要看硬件倒電路板的各個(gè)瞎部分工作壟狀況心。要測(cè)試系統(tǒng)財(cái)電路板白的工作狀態(tài)，阻只需要對(duì)主芯賓片掠FPG逝A丹進(jìn)行配置，再地通過(guò)它對(duì)按鍵戰(zhàn)、全LE夾D布指示燈必、熔74祝LVC零1624撈5銀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)悉試方案如會(huì)圖澡3-幻16棵所示。艇圖砍3-騰16集刃測(cè)試方案原理柱圖浮首先通奸過(guò)仿altpll資0糕模塊遮對(duì)障50MH示z箱的時(shí)鐘進(jìn)真行豎2術(shù)倍頻，如果倍揭頻成功，就說(shuō)大明壽FPG早A難的涉PL確L拘工作正常。倍阻頻后的時(shí)鐘再丈通過(guò)兩言個(gè)者2訂4濤位的計(jì)數(shù)消器燥lpmco御unter扭0令分頻，驅(qū)動(dòng)電揪路板上釋的鍬LED稍3菊和浮LED征4思，使其不斷閃虎爍。澇對(duì)霜LED乳3見(jiàn)通過(guò)一個(gè)與門罰處理，使其在飯按沒(méi)鍵串KEY毀3延長(zhǎng)按時(shí)會(huì)一直霞亮，否則就不瓦斷閃爍廈。象撥其次設(shè)計(jì)了按域鍵往KEY續(xù)1伙和投KEY疼2慮分別控塑制臥LED維1慢和衛(wèi)LED障2煤的亮滅。煮最后為了測(cè)襯試泊74LVC1齒624業(yè)5伏，試將計(jì)數(shù)器宗的懇q[11售]史～敢q[16位]饒作遲為慘CC竹D鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)送貼到狹74LVC1常624童5泰的輸入端。舒仿真正確并綜努合攝后協(xié)JTA泊G縱口將程序成功鑄下載到系統(tǒng)板暮后，出現(xiàn)的現(xiàn)甜象及結(jié)論：追（凱1敘）虹LED跡3虎、劍LED使4域不停閃爍，按菠下蹲KEY滔3云后廢，爭(zhēng)LED啦3殖長(zhǎng)亮。按邊下晴KEY嘉1角、犬KEY掀2與后鏈，潮LED遣1筑、校LED儉2陜亮。以上現(xiàn)象敏說(shuō)遷明添FPG緩A犁芯片已成功配浴置并工作正常滴，按鍵年和物L(fēng)E耽D貪模塊工作正常桂。利（償2繭）用示波器測(cè)恰試聰74LVC1帆624毛5逝的輸出，得到調(diào)了穩(wěn)定的方波民，頻率嬌與死q[11局]分～仿q[16洪]保相符。以上現(xiàn)均象說(shuō)宗明泛74LVC1為624住5袍工作正常。叛第勁4批章街痕FPGA盤設(shè)計(jì)抽4.1信FPG披A巷設(shè)計(jì)方案禁采集裝置的順歪利工作，除了葬需要有硬件平壇臺(tái)外，還需要滋有軟件來(lái)支持鄉(xiāng)。在本課題中很，數(shù)據(jù)傳輸都尤是圍繞儲(chǔ)FPGA喘來(lái)實(shí)現(xiàn)的您，所甜以上FPG軍A上軟件的設(shè)計(jì)是桌整個(gè)采集系統(tǒng)姻的靈魂。下面范分別介巾紹聰CC烏D饞驅(qū)動(dòng)怠、撥VSP501雖0董配置愉、伶雙口場(chǎng)RA怒M營(yíng)緩沖器塌以及采控主模禁塊的碗程序設(shè)計(jì)。繡圖鐘4.侄1童所示蓋為煩FPG鉆A送設(shè)計(jì)方案。亦圖友4.1炒勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案桃框圖重4.騾2霸TCD150薪1情D臨驅(qū)動(dòng)時(shí)序震模塊營(yíng)設(shè)計(jì)災(zāi)TCD150拒1D判的工作原憶理為區(qū)：蘭首先，當(dāng)轉(zhuǎn)移搞脈陳沖寺S乘H院為高電平時(shí)，亞存儲(chǔ)柵中積分片產(chǎn)生的光生電垃荷并行的轉(zhuǎn)移碼到光電二極管凍兩側(cè)的模擬寄墾存器中量，久S狂H什為低電平時(shí)，荒存儲(chǔ)柵與模擬術(shù)寄存器隔離，藍(lán)存儲(chǔ)柵開(kāi)始光雞積分，模擬寄精存器在其他驅(qū)后動(dòng)脈沖下向輸析出端串行轉(zhuǎn)移命信號(hào)電荷，最混后唇由對(duì)O眉S蘋輸出饒。項(xiàng)O境S宮端首先輸性出日6怕4泄個(gè)虛設(shè)單元信喚號(hào)，其輸出順款序姐為暖1煌3頭個(gè)虛設(shè)信號(hào)內(nèi)，捕4巾8爛個(gè)暗信號(hào)嫂和甚3堂個(gè)緩沖假信號(hào)鍋，然后開(kāi)始輸酒出異500桌0政個(gè)有效像元信列號(hào)，最后輸鄰出患1斜2僑個(gè)虛設(shè)單元信燃號(hào)，其輸出順三序滴為駕3彼個(gè)緩沖假信號(hào)強(qiáng)，怒6抱個(gè)虛設(shè)信號(hào)藍(lán)，停2淋個(gè)奇偶檢測(cè)信估號(hào)盤和方1謹(jǐn)個(gè)虛設(shè)信號(hào)，依之后是空驅(qū)動(dòng)陸，可以任意數(shù)圓目。這樣就完們成了一幀信號(hào)皆的完整輸出，膛按樂(lè)照眉TCD150含1翠D儲(chǔ)的典型驅(qū)動(dòng)脈隨沖頻率句1M族來(lái)算，至少需醬要百5.0因76m禁s鈔。嘩TCD150葬l條D淚的驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)涼序如圖寬4.3映所示。訓(xùn)由漫TCD150他1D可時(shí)序執(zhí)圖可柔知腹,蕩其驅(qū)動(dòng)脈沖主燕要包括幀轉(zhuǎn)移霜脈沖源SH逗積，督電荷轉(zhuǎn)移脈沖張Φ朗1E半旺，粉Φ莖2E趟吳，膨復(fù)位脈沖田RS螺串，專鉗位脈獄沖刷C燃P料和采樣保持脈意沖尼S溪P栗。參斗閱添Toshib算a講公司修的霜TCD150超1D劃流技術(shù)資料可知書復(fù)位脈晉沖想R壞S賭的典型工作頻榮率神為蛇1MHz替,液電荷轉(zhuǎn)移脈沖堤Φ梯1E,鐮Φ渡2耀E奉典型工作頻率憶為跳0.5MH投z訊效。在滿稼足合TCD150冒1D申漢工作脈沖的前臺(tái)提燭下雙,瀉確定各歸路脈沖參數(shù)如梨下漏:RS,C劈P,S遭P繳的占空比絕為歸1腫:旁7,仗Φ弟1E搬,療Φ側(cè)2E談為占空優(yōu)比幕1:都1崗的方疊波玉,咽由舊于徐TCD150糖1D耕屈在正常工作時(shí)快有宇76樂(lè)席個(gè)啞像元輸警出俱,云因師此購(gòu),剛在一械個(gè)起SH素僵積分周期內(nèi)至漏少應(yīng)該包輔含池507位6賽個(gè)復(fù)位脈沖。減下面具體介紹滿每路脈沖時(shí)序侍的寫法。牢圖車4.素3雙TCD150齡lD衰驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序零圖禽首先介慌紹填R酒S釋、煤C驗(yàn)P糕、轎S秩P興信號(hào)的產(chǎn)生：長(zhǎng)R翼S模、耳C殃P(guān)倦、薯S久P窄的時(shí)鐘頻率是耀相同的，其時(shí)閥序溝要求偶如圖窯4.4且所示。排圖久4.餓4津RS究、聯(lián)CP聾、業(yè)SP匠時(shí)序圖烤本系統(tǒng)采稈用將R迎S長(zhǎng)典型工作頻率檢1MHz宰，禾CLK故是由外部晶振顆產(chǎn)生的時(shí)唐鐘社,像可模選張8MHz礙,灌所有波形均由風(fēng)它搏產(chǎn)敗生粥,穴由寸于紀(jì)R京S性占空比為注1虛：冬7壓,甩因此可對(duì)輸入茫時(shí)鐘脈拿沖掏8嶼址分葬頻業(yè),炊低電平占時(shí)鐘暖脈際沖涂1爭(zhēng)釣個(gè)周男期已,椒高電平占時(shí)鐘門脈亡沖烤7箭懷個(gè)周偏期倒,兇當(dāng)計(jì)數(shù)器喊到株7牢虜時(shí)擋,撈計(jì)數(shù)器清膛零獸,胸重新計(jì)數(shù)沃。傻C紋P剝脈沖可通膊過(guò)青D貿(mào)黎觸發(fā)器或?qū)pR避S觸延時(shí)獲粱得索,順由淡于搞R邀S袍和竄C騎P斧脈沖的延時(shí)要喪大于等于漫0ns具,舊故采用兩炸個(gè)沉D午淋觸發(fā)器延擠時(shí)燦2襖北個(gè)霉CLK混脈沖可得綿到疾C翼P理波形鋼。銜同樣展的辦,S怒P鬧脈沖與暗CP遼脈沖延時(shí)大于獲等周于米0ns,門S聽(tīng)P沙波形的產(chǎn)生啦與來(lái)C貍P石類雞似酸,攀在此不再贅述蠢。仇然后介紹射Φ和1E圓、紡Φ退2糞E那、含S鐮H巖信號(hào)的產(chǎn)生：策Φ茂1E踐、求Φ摘2誓E且、腎SH鄉(xiāng)時(shí)序演要求短如圖節(jié)4.5帖所示。哪圖柳4.漿5蘿Φ動(dòng)1E偵、犁Φ升2E久、繼SH名時(shí)序圖輝TCD150涉1D放獎(jiǎng)中有鎮(zhèn)5076漂個(gè)蠻R筑S值脈忙沖讓,逝每青個(gè)簽R曠S糊脈沖是督由搬8塊抹個(gè)須CLK燥產(chǎn)生新的祝,演因此至少要有按5076疏×8=4毫0608嚴(yán)該個(gè)嗎CLK裁，川所以要定纏義宇16蜜篩位計(jì)數(shù)烏器喂P1,SH少枝在計(jì)數(shù)器候?yàn)槊?瘡～前8繳擇時(shí)為低電諷平變“剃0敲”陸,費(fèi)8巡～這15糕逐為高電擾平匪“嬸1薪”任,織在計(jì)數(shù)躲為啄1槳6柔～旅41600業(yè)疼時(shí)倆S喂H乓為低電斯平閥“惠0劈”骨,婚計(jì)數(shù)敘到巡41600堡醬時(shí)宴,驅(qū)計(jì)數(shù)器清零重?fù)u新計(jì)數(shù)泄。頑然后定義陡一役個(gè)恭6綱位的計(jì)數(shù)器填P2囑，在短P2勤小于等沫于堅(jiān)3丈時(shí)，弟Φ鉤1E洽為低電平，當(dāng)億計(jì)數(shù)器汪P2安大還于休3踩小于等擱于曾1呀9肌時(shí)，帝Φ誕1E敏為高電平，接蔥著當(dāng)計(jì)數(shù)器女P2憤大樸于崇1磁9從小于等莊于叨2鍛7探時(shí)，升Φ責(zé)1E猛為低電平，計(jì)評(píng)數(shù)器大債于抄2涌7冷小舞于蜘3頓5嘉時(shí)，貸Φ珍1E蠶為高電平，在垃計(jì)數(shù)器租P2夠等虜于俊3耀5腿時(shí)，計(jì)數(shù)器刪P2恢跳轉(zhuǎn)剛到鄉(xiāng)2枯0窄，形成一個(gè)頻珠率怖為查0.5M唉Hz異的占空比據(jù)1:1通的方波。這樣鴿SH這和貪Φ絨1E緊的驅(qū)動(dòng)脈沖就陪形成了，跡Φ縱2E臂只需對(duì)抹Φ企1E攤?cè)》刺蚁嗬纯伞Ａг谡螹odelS宜imS黑E箱里仿真后出來(lái)襪的波形如圖經(jīng)4.殊6阻所示，具體代梯碼見(jiàn)附錄。絮其閉中撐f稍1飛和發(fā)f2忘分別航對(duì)應(yīng)燃CC介D錦的頃Φ容1改E獄和丟Φ敬2陽(yáng)E例。擠圖動(dòng)4.在6階TCD15呈01吃D居驅(qū)動(dòng)仿真時(shí)序缸圖兄從圖中可以看乳出溫r躬s飾、封c屠p毀、蛇s設(shè)p召間的延時(shí)大琴于朝0鋼，踩在險(xiǎn)s茅h廣為高芒電平短期間，戚f林1統(tǒng)、共f剃2紹保持不變，驅(qū)津動(dòng)設(shè)計(jì)完全滿桐足襪TCD150典1D輛時(shí)序要求。妄4.魯3圍VSP501敗0濾配置接口模塊避設(shè)計(jì)拋VSP501拋0園使用三線嚼式式(WR調(diào)T弟，單S負(fù)D望和互SCLK突)胳串行接口訪問(wèn)側(cè)內(nèi)部寄存器進(jìn)犯而設(shè)置芯片的勵(lì)工作方式。圖派4.歌7浸為悄SPI全時(shí)序圖，接口殲采噴用換1幕6俯位移位寄存器停，謠當(dāng)委WR獅T提為低電平綢時(shí)，使能移位墻寄存器，此時(shí)符先傳送吩前交2證位的片選地址縫碼，隨后仆為鳥4童位的地址辜和浙1勝0范位的配置數(shù)據(jù)暢。賢當(dāng)嶄WR沙T斃為高電平時(shí)，丘數(shù)據(jù)從移位寄趴存器傳送到串椅口寄存器陣列外中。傳輸過(guò)程償并無(wú)校驗(yàn)或地臨址位回讀來(lái)確盲保有效的寄存恰器被寫入，如群果地址碼為無(wú)延效，則對(duì)應(yīng)的趨數(shù)據(jù)將被丟棄奴。痕圖翼4.挺7把VSP50恭1累0馬內(nèi)部宇寄存器寫入時(shí)工序圖進(jìn)VSP501座0臨芯血片的程序設(shè)計(jì)馬主要是內(nèi)部寄換存器的寫入和茂外部時(shí)鐘控制想，這里先介紹泉寄存器的寫入文問(wèn)題壘。額VSP501松0匹內(nèi)部寄存器的餡狀態(tài)關(guān)系到芯垂片能否按要求嘆正常工作。所跪以首先要對(duì)芯叮片內(nèi)部寄存器計(jì)的輸入，其各侄個(gè)狀態(tài)的作用掃有詳細(xì)的了解拴。內(nèi)部寄存器爺說(shuō)明秧如澤表甜4.隨1保所示。塑表貪4.1VS潤(rùn)P5010廣內(nèi)部寄存器說(shuō)踏明丈接下來(lái)要對(duì)芯藥片的寄存器進(jìn)抵行設(shè)置，根據(jù)講設(shè)計(jì)具體要求適，這里需要設(shè)妹置其中的仍5衫個(gè)，分別歌為銳Config輛uratio挪n飾、死DPGAg降ainEV座E材N漫、簽DPGAg秀