便携式数字成像系统（精选5篇）
便携式数字成像系统 篇1
0 引言
伺服系统是指在自动控制系统中，能够使输出量以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统，亦称为随动系统。伺服系统经历了由液压到电气的发展过程，电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流伺服系统和交流伺服系统。早在50年代的时候，无刷电机和直流电机已经实现了产品化，并在计算机外围设备和机械设备上广泛的应用。其中的直流脉宽调制伺服系统更是得到了迅速的发展和应用，主要是因为它具有大功率可控器件少、功率因数高、体积小、重量轻、寿命长、频带宽、滞后小、维护方便、性价比高、受环境影响的敏感低等许多优点。随着电力电子技术的发展，越来越多性能优越的单片机被设计出来以及外围集成电路元路的出现，使得直流电机的控制技术飞快进步，这样必将导致大学生所使用的实验系统随之改进。传统的实验系统已经无法配合教学的需要，并且实验资源不够。因此，设计一套满足工作可靠、显示度高、连线方便、接口丰富、携带方便、方便学生了解直流PWM伺服控制系统的实验平台非常必要。
1 基本组成部分
1.1 直流电机
一台直流电机即可以作为发电机来使用，也可以作为电动机使用。用作直流发电机可以得到直流电源，而作为直流电动机由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，仍然得到广泛的使用。
(1)直流电机的用途
(1)作为电源来使用，将机械能转化为直流电能;
(2)作动力用将直流电能转化为机械能;
(3)用来传递信号，作为测量元件将机械信号转换为电机信号，作为执行元件将控制信号转换为电机信号;
(4)作励磁电机用。
(2)直流电机的优缺点
优点：
(1)调速性能好:调速范围广，易于平滑调节;
(2)起动、制动转矩大，易于起速起动、停车;
(3)易于控制。
缺点:由于存在转换器，其制造复杂，价格较高，维护较困难。
采用的电机是A-max16稀有金属直刷CLL,2W，货号为110045。直流电机在额定励磁下的等效电路图如图一所示，其中电阻R和电感L包含电力电子变换器内阻和电感，还包括可能在主电路中接入的其他电阻和电感。
1.2 直流脉宽调速系统（PWM)
自从全控电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了脉宽调制变换器—直流电动机调速系统，也就是直流PWM调速系统。PWM系统有很多优点，现将部分列出：
(1)主电路线路简单，需要的功率器件少;
(2)开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小;
(3)低速性能好，稳度精度高，调速范围宽，可达1:10000左右;
(4)若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强;
(5)功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率提高;
(6)直流电源采用无控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
因为上面的优点，直流PWM调速系统的应用日益广泛。
本系统采用的是双极性的PWM系统，主要考虑它有以下特点：
(1)电流一定连续;
(2)可使电动机在四象限运行;
(3)电动机停止时有微震电流，能消除静摩擦死区;
(4)低速平稳性能好，系统的调速范围可达1:20000左右;
(5)低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。
由于采用脉宽调制，严格地说，即使在稳态情况下，脉宽调速系统的转矩和转速都是脉动的，所谓的稳态，是指电机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩的关系。采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不一样。对于带制动电流通路的不可逆电路和双极式控制的可逆电路，电流的方向是可逆的，无论是重载还是轻载，电流波形都是连续的，因而机械特性关系式比较简单。
式中:Cm—电机在额定磁通下的转矩系数，Cm=KmΦN;
n0—理想空载转速，与电压系数成正比，n0=γUs/Ce。
图三绘出了PWM控制器和变换器的框图，其驱动电压都由PWM控制器发出，PWM控制与变换器的动态数学模型和晶闸管触发与整流装置基本一致。按照PWM变换器工作原理，当控制电压改变时，PWM变换器输出平均电压按线性规律变化，但其响应会有延迟，最大的时延是一个开关周期T。因此，PWM控制与变换器(简称PWM装置)也可以看成是一个滞后环节。
其传递函数可以写成:
式中:KS—PWM装置的放大系数;
TS—PWM装置的延迟时间，TS≤T。
开关频率为10kHz时,T=0.1ms,在一般的电力拖动自动控制系统中,时间常数这么小的滞后环节可以近似看成是一个一阶惯性环节,因此,。本系统的开关频率取的是5KHz,故TS=0.2ms。本系统的额定电压为12V,计划用0.6来控制12V,KS=20。
2 便携式数字伺服系统的动态数学模型
为了实现转速和电流两种负反馈分别作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。把转速调节器的输出当作电流环的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM。系统稳态结构框图如图四所示，伺服系统的动态数学模型如图五所示。
3 便携式数字伺服系统的控制算法设计
(1)典型I系统
典型I系统的传递函数选择为
式中,T—系统的惯性时间常数;K—系统的开环增益。
典型I型系统结构简单,其对数幅频特性的中频段以-20dB/dec的斜率穿越0dB线,只要参数的选择能够保证足够的中频带宽度,系统就一定是稳定的,且有足够的稳定裕量,也就是参数满足,于是,相角稳定裕度:
(2)典型II系统
典型II的传递函数选择为：
典型II型系统也是以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线。由于分母中s2项对应的相频特性是-180°，后面还有一个惯性环节，在分子添上一个比例微分环节(τs+1)，是为了把相频特性抬到线以上，以保证系统稳定，即应选择参数满足τ>T。
而相角稳定裕度为：
τ比T大的越多，系统的稳定裕度越大。
令:,称为中频宽。
两种系统的比较
比较分析的结果可以看出，典型I型系统和典型Ⅱ型系统除了在稳态误差上的区别以外，在动态性能中：
(1)典型I型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗扰性能稍差;
(2)典型Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却比较好。
这是设计时选择典型系统的重要依据。
4 便携式数字伺服系统的仿真结果
(1)电流环仿真
电流环的SIMULINK动态结构图如图一所示。
图十中给出了电流环的实际参数，画出了仿真时给定信号与扰动信号的位置。扰动信号指代诸如电动机里各种参数变化引起的扰动。图中未考虑反电动势的动态作用，因为反电动势不在环内。其中PI参数经过校正后分别取P=0.04,I=500。
(2)电流环阶跃响应的MATLAB仿真
根据要求，用linmod()与step函数命令编写的MATLAB程序，得到电流环的阶跃响应曲线，如图十一所示。
(3)电流环频域分析的MATLAB仿真
根据自控原理，频域分析的特点是运用闭环系统的开环频率特性曲线来分析闭环系统的响应以及其性能。频域分析的主要内容是画BODE图与计算频域性能指标。
调用函数命令bode()与margin()的MATLAB指令得到电流环的Bode图。
模稳定裕度为14.8dB，-π穿越率为464rad/sec;
相稳定裕度为41.5deg，剪切频率为178rad/sec。数据显示，系统具有一定的稳定余量。
5 结束语
根据系统电机的参数和PWM脉宽控制电路的参数对系统进行了动态仿真，并采用工程设计法来进行系统的控制算法设计，多采用近似处理手法。其中以典型I系统设计了电流PI调节器，用典型II系统设计了转速PI调节器，并对系统进行了仿真分析，最终完成满足系统性能要求的控制算法设计。在以后的工作中，需在实际系统测试算法，并进一步改善算法，来提高系统的控制性能。
摘要：本文以便携式数字伺服实验系统为对象,研究了该伺服系统控制器的设计方法。论文描述了数字伺服系统的建模过程,详细介绍了工程设计方法,并按照典型I系统和典型II系统分别设计了电流环调节器和转速环调节器。通过MATLAB仿真对系统性能进行分析,实现了系统的双闭环控制。该算法解决了伺服系统中稳态精度和动态性能之间的矛盾,系统具有良好的动、静态性能。
关键词：数字伺服系统,PID控制,工程设计法
参考文献
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[2]陶永华,尹怡欣,葛芦生.新型PID控制及其应用[M].北京:机械工业出版社,1998.
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便携式数字成像系统 篇2
关键词：边界扫描,MERGE,数字电路,故障诊断,自动测试系统
引言
雷达, 作为一种重要的军事武器装备, 在军事上将其形象的比喻成作战指挥员的“眼睛”, 在维护国家安全及领土完整中发挥着举足轻重的作用。但随着数字电路设计及制造技术的发展, 特别是CAD设计软件的进步及完善, 单一的测试方法如ICT (InCircuit Test) 测试、功能测试等已无法满足新型雷达数字电路测试及故障诊断的要求, 边界扫描[1]测试将成为今后雷达装备数字电路故障诊断发展的主流技术。
基于对ICT测试、功能测试局限性的深入探讨, 以及对边界扫描测试技术的研究与实践, 本文提出了“MERGE (组合) ”边界扫描测试模型的建立方法, 并基于此方法, 构建了数字电路便携式自动测试系统, 实现了对新型雷达数字电路的高速、准确的测试。系统具有硬件设备小巧、便携, 性能稳定、可靠, 故障隔离率高等优点, 适合于战地级实时维修保障, 是大型在线测试、功能测试平台的有效补充, 较好的解决了测试设备受制于人及战时应急抢修等问题。
自动测试系统实现
“MERGE (组合) ”测试模型的建立
IEEE 1149.1标准明确的规范了边界扫描构建原理及相应的测试方法。在故障诊断过程中, 可利用VLSI芯片自带的边界扫描结构及相关测试指令[2], 有效的实现对VLSI芯片引脚固定型、开路、桥接等故障类型的检测。但待测试的数字电路模块通常包括边界扫描器件和非边界扫描器件, 本文提出的MERGE测试模型可通过已有的边界扫描结构实现对非边界扫描芯片的测试, 能够拓展边界扫描的测试范围, 提高TPS的故障覆盖率。
基于边界扫描测试技术的基本原理, 构建测试系统过程中创造性的提出了“MERGE”结构测试模型, 基本思想如图1所示。其中, B部分为待测数字电路BUT (Board Under Test) , A部分为独立于BUT外的边界扫描扩展卡, 该扩展卡可看作是一块符合IEEE 1149.1边界扫描设计规范的数字电路。首先, 集中将一个完整的数字电路BUT分为如下几个部分:非边界扫描芯片簇 (U1) , 边界扫描芯片簇 (U2) , 混合芯片簇 (U3) 。在这里“簇”的概念即将多个器件统称为一个“簇”, 簇的范围可以根据具体电路规模来进行划分, 可以小到单独的一个IC或UUT (Unit Under Test) , 也可大到一个完整的BUT。
(1) MERGE非边界扫描芯片簇 (U1) :非边界扫描芯片是整个BUT网络中一个有序的子集, 是具有特定功能的电路。在MERGE理念中, 通过对非边界扫描芯片簇建立单独的功能模型, 将其作为边界扫描芯片间的一个中间级信号传输模型, MERGE到边界扫描链路, 结合EXTEST边界扫描指令, 通过Capture IR→Shift IR→Update IR→Capture DR→shift DR→Update DR等相应操作, 达到通过边界扫描链路实现对非边界扫描簇测试的目的。
(2) MERGE混合芯片簇 (U3) :混合芯片簇指既含有非边界扫描芯片, 又含有边界扫描芯片的混合电路 (还可以含有一些中间级的模拟电路) 。MERGE的思路与 (1) 类似, 模型的验证可通过将一组确定的测试矢量集APPLY至MI (Model Input) , 经过确定的时间延迟, 通过在MO (Model Output) 将采集到的响应信号与寄存器中存贮的期望值相比较的方法实现测试。
(3) MERGE BSEC (边界扫描扩展卡) , 通过BSEC实现对BUT边缘电路中非边界扫描芯片簇或不含边界扫描芯片的BUT进行边界扫描测试。测试时, 将待测BUT作为非边界扫描簇或混合边界扫描簇, 而将BSEC当作边界扫描芯片簇, 通过MERGE方法, 将BUT、接口电路、边界扫描扩展卡电路虚拟成为一个含边界扫描芯片的BUT, 具体实现与 (1) 、 (2) 类似。
测试系统硬件设计
为了减轻系统整机的重量, 便于运输及携带, 本测试系统前端设备采用笔记本计算机作为主体来完成系统功能的实现和人机界面的交互[3], 同时内配GPIB-USB模块、JTAG-Control-PCI-USB控制器, 分别控制可编程电源 (Agilent 6600) 及BS Interface Pod模块。整个硬件设计的核心为BSEC、JTAG-Control-PCI-USB控制器及BS Interface Pod模块。其系统硬件框图如图2所示。
边界扫描扩展卡
MERGE边界扫描扩展卡采用符合IEEE1149.1边界扫描标准的可测试性设计方案, 应用5片XILINX公司的XC95144芯片构建完整的从TDI至TDO的边界扫描链路, 其中扫描链路的上游电路及下游电路采用74ACQ244对信号进行缓冲及整形, 以增强上游电路的扇出能力, 同时整板的边缘连接器采用了牢固可靠、抗腐蚀的欧式Eurocard结构形式的连接器, 保证测试信号稳定、可靠。原理图如图3所示。
JTAG-Control-PCI-USB控制器
JTAG-Control-PCI-USB控制器是测试系统笔记本记算机与被测试单元 (BUT) 进行信号控制的主要部件, 实现工控机并行控制指令和数据向符合边界扫描测试协议的串行指令和数据的转换。电路采用DSP+CPLD的电路设计模式, DSP芯片采用TI公司的TMS320LF2407A, 运行速度可高达40MIPS、具有至少544字的在片双访问存储器DARAM、2K大小的在片单访问存储器SARAM, 32K的片内程序存储器FLASH;CPLD选用ALTERA公司的MAX7000S系列的EPM71285, 其集成度为600~5000可用门、有32~256个宏单元和36~155个用户自定义I/O引脚、其3.3V的I/O电平与DSP芯片端口电平兼容、并可通过符合工业标准的I/O引脚JTAG接口实现在线编程及调试。JTAG-Control-PCI-USB控制器是PCI/IEEE 1149.1标准的主控单元, 当与BS Interface Pod结合使用时, 控制IEEE1149.1标准自适应测试总线及与之相适应的离散信号。同时, 该控制器还可控制施加到测试总线上负责JTAG-Control-PCI-USB控制器与BS Interface Pod进行通讯的低电压差分信号 (基于TIA/EIA-644及IEEE1596.3标准) 。
BS Interface Pod模块
BS Interface Pod模块, 作为测试输入/输出信号传输的中间级模块, 主要实现JTAG-Control-PCI-USB控制器与BUT之间测试通道的扩展和信号的同步与缓存。FPGA (Altera公司, EP20K160EBC365-1) 是本电路设计的核心, 其功能是将前级JTAG-Control-PCI-USB控制器发出的不同的控制信号转换成UUT测试终端能够识别的TAP控制信号, 保证TDI、TCK、TMS、TRST准确施加到UUT的测试端, 同时将采集到的TDO信号返回给测试前端控制模块。74LVC125 (Buffer) 则用来完成信号暂存, 输出级的74LVC125还可增强信号的扇出能力。整个BS Interface Pod模块采用抗EMI (电磁干扰) 屏蔽封装, 前面板预留4个20Pin的JTAG控制端口, 另外设计了一个电源指示灯, 用于上电确认。
测试系统软件设计
系统软件在Windows XP环境下采用Visual C++6.0及National Instruments公司的Lab Windows 6.0集成开发环境完成。Visual C++6.0能够提供丰富的Windows程序开发功能, 灵活性强、编程效率高;Lab Windows 6.0提供了多种接口协议、丰富的控件及仪器驱动程序, 其支持虚拟仪器技术的特性是其它开发环境无法比拟的, 同时它提供了丰富的软件包接口, 为软件开发提供了极大的方便[4]。
软件设计采取了软件模块化及自顶向下的设计原则, 首先根据MERGE原则划分电路模块, 将测试程序分割成不同的测试模块, 其次采用宏的方式构建标准的测试模块并优化模块接口, 然后将其它待测模块与该模块接口进行有效链接, 再分别进行编译及调试, 最后一起进行合并构建完整的测试体。在开发过程中, 将该软件分为若干模块不但减少了软件的工作量, 而且对于函数的公共部分进行了类的封装, 提高了模块的复用性[5], 同时提高了软件本身的可测试性。系统软件流程如图4所示。
测试优化
为减少ATE在故障诊断中误判的概率, 系统采用加权伪随机向量关系生成、插入间隔刷新测试矢量优化测试矢量和测试过程。
(1) 加权伪随机测试矢量生成:加权伪随机测试矢量生成能够利用较短的测试码长度 (即较短的测试时间) 达到较高的测试故障覆盖率。为了缩短测试码并改进故障覆盖率, 这种测试矢量生成方式可以调节在输入端产生0或1的概率, 有效检测到难检测的故障。在伪随机测试码中, 每个输入端产生0或1的概率为50%。
(2) 插入式间隔刷新:由于数据线具有一定的电平保持特性, 因此对于一组数据总线I/O而言, 在BS-Cell处于读状态时 (如处于Update状态) , Cell单元的Output Enable Control Cell处于有效状态, 测试矢量通过BS-Cell施加至I/O数据总线, 如果下一个时钟节拍, BS-Cell处于写状态 (如处于Capture状态) , 由于数据线的电平保持特性, 则有可能在此时间, BS-Cell所Capture回读的数据为上一个时钟节拍的Update数据, 造成测试不稳定。解决的办法是在每一次读状态结束后, 系统根据读状态的间隔时间, 随机产生一组与上一组测试矢量不同的数据, 命名为*data, 对I/O总线进行间隔刷新。
实验结果及分析
现以某新型雷达点迹处理数字电路为例进行系统功能验证。整个电路采用DSP+FPGA的设计架构, 其主要芯片包括:5片DSP (ADSP21060) 、2片FPGA (Atlera Flex EPF10K系列) 、8片双口RAM (QFP封装) , 其他E2PROM、HC244 (SOP封装) 、HC245 (SOP封装) 等。电路设计复杂, 芯片多, PCB布局布线密度大, 采用ICT、功能测试TPS开发难度大。
利用本边界扫描自动测试系统, 结合MERGE方法, 对上述电路板进行TPS开发实验及故障诊断, 测试结果如图5所示。
插入模拟故障 (U8-6 stuck to 0) , 重新仿真:扫描链测试→PASS→B-Scan器件簇测试→P A S S→NB-Scan器件簇测试→Failed (Report:Pin (s) :U3-25, R26-2, U8-6, R26-1 possible stuck at low, the BS nodes is U31-21 (R/W) ) 。
上述仿真结果表明, 融合MERGE方法所构建的基于边界扫描的板级自动测试系统, 自动化程度高, 故障隔离准确有效。
结语
边界扫描技术可以实现对数字电路的高速测试, 不但可以减少ICT测试高昂的夹具开发成本, 缩短测试时间, 还能够满足时延故障和芯片性能测试的要求。本文主要针对基于边界扫描技术的测试系统实现难度大、故障覆盖率低等问题, 创造性的提出了MERGE法边界扫描技术。通过对该方法的深入研究, 构建了基于该技术的新型雷达数字电路便携式自动测试系统。经综合评定, 该系统性能可靠, 符合新型雷达装备维修保障的要求, 具有良好的发展前景。目前该ATE正担负着新型雷达装备数字电路的维修保障任务, 其整体设计思路对同类型故障诊断平台的研发具有重要的借鉴价值和参考意义。
参考文献
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[2]蒋安平, 冯建华, 王新安.超大规模集成电路测试[M].北京:电子工业出版社;2005.
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便携式数字成像系统 篇3
目前,数字视频系统在日常工作和生活中已得到广泛应用,如监控系统、视频电话、数字电视等,而随着技术的进步和工作生活对视频图像质量的要求越来越高,处理的数据量也越来越大,这就提出了两个新的问题:一方面要求硬件的处理能力要更快,如监控系统和视频电话系统都要求具备实时性;另一方面要求数据的存储介质容量更大而且方便携带。为了实现DSP(Digital Signal Processing)系统的独立运行,需要有大容量的存储介质用于保存视频数据。本文中使用TI公司的高端多媒体处理芯片DM642作为图像处理芯片,其强大的计算能力、丰富的外围接口和完全可编程性,可以方便地用来开发各种图像系统。而CF卡的使用则可以弥补板载的Flash容量通常太小,SDRAM掉电后数据会丢失的缺陷。同时CF卡采用的插针式连接方式,具有相对较高的抗震性和稳定性,能够较好地满足便携式设备的要求[1]。在视频编解码方面采用TI公司提供的MPEG-2算法,可以基本满足压缩效率和质量的要求。
1 CF卡的简介
CF卡的全称为Compact Flash。它最先是由SanDisk公司在1994年推出的,现在已经成为一种行业标准,其内部示意图如图1所示。CF卡由两个基本部分组成:控制芯片和闪存模块。控制芯片用来实现与主机的连接及控制数据在闪存模块中的传输,而闪存模块用于存储信息。CF卡兼容3.3V和5V的工作电压,并支持多种接口访问模式。目前CF的容量可高达100GB,主流容量已达到4GB,价格也已经降到几十元左右,性价比很高。
2 DM642与CF卡的接口设计
2.1 硬件接口设计
CF卡支持三种基本的工作模式[2]:PC Card Memory模式、PC Card I/O模式以及True IDE模式,不同的模式对应的管脚功能略有不同。在本文的设计中使用的是PC Card Memory模式,在插入CF卡之前,保证CF卡的插槽/REG管脚为高电平,即可让CF卡自动进入PC Card Memory模式。
DSPs是通过外部存储器接口EMIF(External Memory Interface)来访问片外存储器的。DM642的EMIF有CE0、CE1、CE2、CE3四个空间,各具有256MB的寻址空间[3]。本文所述的系统设计中将CE2空间配置为CF卡的地址空间供CF卡使用,根据Memory模式的要求,CE2空间被配置为8位异步接口,此外还专门配备了一片CPLD来对CF卡进行读写控制,硬件连接如图2所示。
引脚连接说明如下:/REG信号用于选择访问普通寄存器还是属性寄存器,他和地址线A[3:0]一起完成对读写寄存器的选取。/CD1和/CD2用于检测插槽上是否有CF卡,当CF卡插入插槽后,这些管脚会被拉低。/CE1和/CE2则用来选择CF卡的数据传输宽度,本文中设计为8位宽度。为了节约IO口的资源,/CD1、/CD2、/CE1、/CE2和/REG均连接到配置的通用IO(GPIO)口上。
TEA13控制REG,TEA12控制CF卡的CE1,TEA11控制CF卡的CE2,DSP_CE2是CE2空间的使能信号,ARE和AWE是异步接口的读写信号,均为低电平有效,他们通过与DSP_CE2逻辑取"或"后连接到CF卡的/OE和/WE,这样在/CE2使能后就可以相应地控制CF卡的读写操作。
CF卡具有16位的数据总线,但是可以根据主控制器的数据宽度灵活配置成8位或16位,本系统中将DM642的低16位数据总线D[15:0]与CF卡的数据总线D[15:0]相连。CF卡的11位地址总线取低四位A[3:0]连接到DM642的TEA[6:3],CF卡的TEA[9:4]接地,TEA10连接到DM642的TEA7,CSEL接地,IOWR、IORD上拉至VCC,其他未说明使用的引脚均为接地操作。
2.2 CF卡的软件接口
CF卡的读写是以扇区(sector)为基本单位的,每扇区为512字节,每次读写一个或多个连续扇区。本文中CF卡被配置为PC Card Memory模式,该模式下的寄存器地址映射如表1所示。
寄存器0用于读写数据,寄存器1在读操作时是错误寄存器,存放错误信息,写的时候是特征寄存器。寄存器2用于存放读写扇区的数目。寄存器3~6用于存放读写扇区的地址。CF卡的扇区寻址有两种方式:物理寻址方式(Cylinder/Head/Sector,CHS)和逻辑寻址方式(Logical Block Addressing,LBA)。CHS是扇区对应的具体的柱面、磁头和扇区的地址,LBA的地址则在逻辑上是连续的,两种寻址方式的转换关系为:LBA地址=(柱面号×磁头数+磁头号)×扇区数+扇区号-1。本文选择LBA的线性寻址方式。
寄存器7在读和写时具有不同的意义。读操作时是状态寄存器,存放CF卡的状态信息,写的时候是命令寄存器,用于设置命令,完成相应的操作。
CF卡读写程序之前要初始化DSP和CF卡,初始化GPIO,将DM642的CE2空间设置为8位异步接口,将/REG配置为高电平,同时设置CF卡为8位数据接口。
在读写扇区时,首先要设置好起始扇区的LBA地址和要读写的扇区数目,然后再设置命令寄存器,读取数据设置为20H,写入数据设置为30H,写完后读取状态寄存器,只有当状态寄存器为"58H"时才能开始读写操作,否则继续查询状态。由于数据接口为8位,这样对一个扇区就需要读或写512次数据寄存器即可。之后还要读取状态寄存器看是否为"50H",判断CF卡的操作是否完成,若完成,则退出本次操作,否则继续查询直至完成。
CF卡写一个扇区函数部分源码如下:
读写多个扇区的方法与此类似,设置好扇区的数目和相应的读写命令即可,一般说来直接设置循环读写比调用子程序的运行效率要高,因为它只需要读写一次扇区的起始地址即可。
2.3 CF卡的内存空间管理
本系统中CF卡上存储的是mpeg2格式的视频数据,虽然视频的长度不确定,但是扇区地址用LBA寻址的话都是4字节。在本设计中CF卡的存储空间可如下进行分配:第一个扇区存放视频的索引信息;从第二个扇区开始存放图像数据。
其中第一个扇区512个字节存放的数据格式如下:
total section为存放的总视频数据的个数,初始为0;current section则为当前要进行操作的视频的编号,初始为1;address1为第一段视频的起始地址,初始值为0x00000002,而address2为第二段视频数据的起始地址,初始值为0,其后的数据在初始化时均设为0。
在每次系统启动时都需要首先读取第一个扇区的信息,读取的信息放在一个宽度为4字节的数组infolba里,则每段要读写的视频地址计算方式如下:current address=infolba[current section],相应地在完成读写操作后要重写第一扇区,对索引信息进行更新,具体为total section、current section和下一段视频数据存放的地址。
从实用角度讲第一扇区可以存放约125段视频的首地址,可基本满足使用的要求。根据设计address1的值恒为0x00000002,而total section和current section又有特定的大小关系,那么Infolba的前三个数据可作为校验标志用于检测当前的CF卡空间分配是否符合要求,若不符合要求就按照初始值进行初始化。一般情况下current section=total section+1,当current section小于或等于total section的时候,若进行写扇区的操作,则infolba[current section]以后的数据信息都会被覆盖或丢失索引信息,这样可以确保CF卡内存空间的重复使用。在本系统中通过外部硬件控制电路输入控制信号,可以方便地实现录像、播放、快进、快退、暂停等功能,很明显可以通过快进、快退改变current section的值来对CF卡上的视频数据进行播放或者是覆盖操作。
3 结束语
本文给出了CF卡和DM642的软、硬件接口,通过CCS2.2平台和RF5框架整合了软件工程,成功地将CF卡应用到基于DM642的便携式数字视频系统中。将程序烧写到板载flash后,可以实现上电自启动。通过多次试验和对程序的优化,系统运行良好,这说明本方案成功地解决了便携式设备要求的实时性、大容量和稳定性,具有广阔的应用前景。
参考文献
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[4]毛晓燕,汤健彬,金建详.基于8051的CF卡文件系统的实现.自动化仪表,2003,24(6):35-39.
便携式数字成像系统 篇4
探测器制造商使用已经规范化的测量方法对平板探测器进行测试得到了其相对优越的理想DQE数值并提供给了系统厂商, 成为系统厂商描述其系统的成像质量的重要指标, 显然这样的做法并不客观。因为, 在探测器每单位曝光条件下, DQE定量测量图像的质量, 但是其中并不包括临床上所使用成像系统的一些重要参数的影响。由于散射辐射的存在影响着临床图像的质量, 防散射滤线栅通常用于影响图像的衰减性能, 而焦点大小的限制则主要导致图像模糊。IEC62220-1系列标准已经转化成为中国医药行业标准, DQE方法是用来消除或者降低以上这些因素, 以使结果可以用来反映图像探测器的基本性能。因此DQE的测量方法主要描述的是探测器工程或者理论上的技术参数, 由于其有限的临床适用性, 还不能代表整个成像系统的基本性能。为了解决这个难题, 我们正努力扩展DQE相关概念的研究, 更多地考虑除探测器以外的相关参数。
1.测试工具及试验方法
a) 医用数字化X射线成像系统;
b) MTF测试体模、衰减铝、准直筒、X射线剂量仪;
c) DQE测试软件 (依据YY/T 0590.1-2005标准方法编写) ;
d) 测试布局如图1。
2.具体参数信息
像素矩阵:3320*3408, 像素尺寸:0.125mm, 图像格式:原始数据, 辐射质量RQA5, SID:1.5m
图像CF测试信息:
1) 70kv, 25mA, 100mS, 21mmAl, 2.163uGy;
2) 70kv, 40mA, 100mS, 21mmAl, 3.489uGy;
3) 70kv, 80mA, 100mS, 21mmAl, 7.035uGy;
4) 70kv, 125mA, 100mS, 21mmAl, 11.00uGy;
5) 70kv, 160mA, 100mS, 21mmAl, 14.09uGy;
6) 70kv, 200mA, 100mS, 21mmAl, 17.60uGy;
7) 70kv, 250mA, 100mS, 21mmAl, 21.87uGy;
MTF及NPS测试条件均为:70kv 125mA100mS。
3.测试结果
MTF&SDQE结果见表1。
测量结果显示:被测系统具有良好的线性, 像素值和曝光剂量成线性比例关系, R2为0.99991。DQE值比我们所预料的理想系统 (或平板探测器制造商声称的) 要低10%或±0.1。SDQE值在接近于0频率时的范围在10%左右。结果证明了散射、焦点模糊和栅格衰减对系统具有很大的影响, 同时这些因素对SDQE值测量的影响能降低实际的信噪比 (SNR) , 实际的信噪比是指成像系统在临床使用设定的实际利用的曝光值。
在X射线机和乳腺机系统中, 图像质量测量的主要目的是描述成像系统的基本性能。这些年来, 人们研究了很多技术用于图像质量的测量。这些检测技术可以定量准确且可重复性地评价成像探测器的信号和噪声的性能, 并且呈现在人们普遍公认的DQE尺度测量的技术上。然而, 过去一些测量方法主要集中于探测器本身的测量, 而忽视了影响图像质量的五个成像系统的关键参数:采集形状, 散射分数, 滤线栅, 放大器和焦点模糊。可见, SDQE更加有意义的评价系性能。
通过本次试验, SDQE与平板探测器的DQE存在着一定的距离。平板探测器的DQE值也是理想的100%SDQE值。这就说明, 我们在既提高射线成像系统的图像质量又降低患者的辐射剂量的技术研究上提供了具体的空间。最大的改善点可以通过使用扫描槽获取图像的方式降低散射, 这种方式也可能实现更多空气间隙的有效应用。空气间隙的使用需要提高射线源至影像接受面 (患者) 的距离, 增加探测器的尺寸, 降低焦点的大小同时增加球管热容量的能力。系统自身降低焦点尺寸的大小能够在高频率系统响应时提高SDQE的大小。这种改善方式也可以更好地设计滤线栅的结构, 从而减低X射线的主要衰减性能。
摘要：目的:量子探测效率 (DQE) 是描述数字X射线平板探测器的图像质量和剂量利用效率的综合指标。在以往的研究和实践中, 我们所做的努力是研发了一种实验性的统一方法来测定平板探测器的量子探测效率, 包括IEC62220-1系列标准。然而, 评价数字X射线成像系统的DQE才更有实际临床意义。本论文通过对系统DQE (SDQE) 的测试, 比较SDQE与其描述的平板探测器DQE的差异, 讨论了数值差异的原因以及提高SDQE的方法。
便携式数字成像系统 篇5
据悉, 由台北市和新北市联合举办的本次学术研讨会, 涵盖牙科植体、牙科雷射、牙周病、口腔颚面外科、儿童牙科、牙医学教育及牙科公共卫生等各层面, 牙医师、牙体技术师、牙科助理及厂商共有近3000余人参与此次盛会。全球最大的医疗设备及IT供货商Carestream Health, Inc公司 (简称锐珂) 其在台湾的子公司——台湾康世医疗器材股份有限公司 (简称台湾康世医疗) 携尖端产品参加了本届会议, 成为会议一大亮点。
此次展会中, CS 9300 3D数字成像系统以一体化的设计理念赢得满堂喝彩。该产品最大的看点是一机多能, 是目前锐珂牙科功能最多的数字成像系统。此外, CS 9300使用锥束CT进行影像获取, 因此辐射剂量比传统的CT设备要低, 确保患者安全无忧;只需12秒就可获取影像, 让客户在不知不觉中完成了检测, 极具人文关怀。在操作上, CS 9300简化的用户接口和计算机控制的系统减少了客户所需的时间和精力, 这意味着工作流程速度加快, 并且缩短了患者接受治疗的时间。
同时, 锐珂展示的全球首款智能牙科CR系统CS7600也以创新的设计理念受到观众的高度赞誉。该系统的优势来自无与伦比的真正自动化的、安全的最新工作流程。采用独特的“智能扫描仪”技术, 能够自动执行任务, 并集快速、出色可用性和高质量于一身, 构成了一款具备强大通用性的紧凑型解决方案。