基于多單片機的串口擴展設計論文

1前言

筆者在用單片機開發(fā)一款稱重儀表時，功能較多，對串口的需求很高。需要的串口數(shù)量多，至少要五個串口，包括稱重傳感器通信串口，電腦上位機通信串口，GIM900A通信串口，大屏幕數(shù)碼管顯示的通信串口，打印模塊的通信串口等。而且對串口要求穩(wěn)定性高，大部分串口都要求實時雙工通信。根據(jù)實際情況和產(chǎn)品串口需求，采用不用的方法進行串口擴展，主要用到了模擬串口和多單片機實現(xiàn)串口擴展。

2串口擴展的一般方法

(1)模擬串口。模擬串口利用其他單片機引腳模擬串口收發(fā)時序進行串口擴展。這種串口擴展，缺點比較明顯，通信速率慢，可靠性不高，占用CPU資源較多。高速雙工通信時一般不用此方案進行串口擴展，低速情況下可以考慮。筆者的項目中大屏幕數(shù)碼管顯示就用了這種方案，顯示的時候只發(fā)不收，單向通信，波特率要求低，最高不過9600bps。

(2)利用專門的串口擴展芯片處理。串口擴展芯片進行串口擴展，通信穩(wěn)定性高，能達到一般的串口要求。市場上的串口擴展芯片，性能不同，價格也不一樣，但普遍成本較高，少則二三十元，多則七八十元，不利于產(chǎn)品的成本控制。串口需求較多時，一塊串口擴展芯片上串口數(shù)量不足，還需要多塊串口擴展芯片級聯(lián)，更增加了成本。

(3)利用多串口單片機。目前市場上有多串口的單片機，很多低成本單片機都自帶兩個串口，比如stc12多串口系列。用三串口及其以上的單片機成本更貴。

(4)基于多單片機的串口擴展設計。在一定成本要求下，結合目前單片機產(chǎn)品自身的優(yōu)勢，利用多單片機進行串口擴展，也是一種串口擴展的方案。一般c51系列單片機自帶雙串口的'只要幾元錢，完全可以把單片機用來做串口擴展，而且有的單片機自帶spi通信接口，可以很方便的實現(xiàn)主從單片機之間的級聯(lián)和通信，同時雙單片機工作時，可以利用從單片機處理一定的程序，減輕主單片機的負擔，達到“雙核”效果。

3基于多單片機的串口擴展設計

【第3句】：1串口擴展系統(tǒng)框圖

整個系統(tǒng)由兩塊單片機構成主從結構，主機完成產(chǎn)品的大部分功能，從機只是進行了串口擴展，擴展出了兩個雙工硬件串口，如果有需要，也可以分擔部分主機的其他功能。兩者之間通過SPI硬件接口通信，該硬件SPI總線是一種全雙工、高速、同步的通信總線，支持主模式和從模式兩種操作模式，主模式中支持高達3Mbps的速率，完全可以完成主機和從機之間的可靠通信。主機和從機的串口通信，和一塊單片機使用時的用法一樣，只是先要經(jīng)過SPI傳輸。當需要向從機串口發(fā)數(shù)據(jù)時，先要通過主機的SPI通信送給從機，再通過從機串口發(fā)給外圍模塊;當需要接收從機串口數(shù)據(jù)時，先從機接收到串口數(shù)據(jù)，從機再利用SPI傳輸給主機。在進行軟件開發(fā)時，只要定義好主機和從機的SPI通信協(xié)議，即可完成可靠的串口數(shù)據(jù)收發(fā)。

【第3句】：2主機和從機之間的SPI通信

主機和從機串口之間需要SPI通信做橋梁，因此主從機之間的SPI通信顯得極其重要，必須要求高速、可靠、實時，一次SPI采用中斷完成。主機部分需要用到常用的四個函數(shù)，即主機SPI初始化，SPI主從機之間的數(shù)據(jù)交換，向從機發(fā)送數(shù)據(jù)，主機SPI中斷接收等。

1)主機SPI初始化：

SPDAT=0;

SPCTL=0xfd;

SPSTAT=0xc0;

IE2=IE2|0x2;

2)主機SPI數(shù)據(jù)交換

SPDAT=dat;

while(!(SPSTAT&SPI_SPIF));

SPSTAT=0xc0;

returnSPDAT;

3)向從機發(fā)送字符串數(shù)據(jù)

SPCTL=0xfd;

IE2=IE2&0x01;

SPISS=0;

4)SPI接收中斷函數(shù)

ucharucRecvSpi;

SPDAT=SPDAT;

SPSTAT=0xc0;

ucRecvSpi=SPDAT;

??//SPI接收到的數(shù)據(jù)處理

?循環(huán)SPI數(shù)據(jù)交換

發(fā)送字符串

SPISS=1;

SPCTL=0xec;

IE2=IE2|0x3;

從機部分也需要用到主機一樣的四個函數(shù)，即從機SPI初始化，SPI主從機之間的數(shù)據(jù)交換，向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，從機SPI中斷接收等。程序函數(shù)與主機大部分相同，只有細微區(qū)別。在從機SPI初始化時，SPCTL控制寄存器初值為0xec。

【第3句】：3擴展的串口處理

從機自帶的兩個雙工串口即是擴展出來的串口，要實現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)，需要用到基本的3個函數(shù)，即從機串口初始化，從機串口向外圍模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，從機中斷接收數(shù)據(jù)。串口4和串口5函數(shù)類似，下面只列舉串口4的初始化函數(shù)部分。

1)串口1初始化

TMOD=0x20;

SCON=0x5a;

TH1=TL1=-3;

TR1=1;

ES=1;EA=1;

2)串口接收中斷

RI=0;

Buf[i]=SBUF;//接收串口數(shù)據(jù)存入數(shù)組

if(SBUF==0x0a&&Buf[i-2]==0x0d)

接收到結束符，則向主機發(fā)送串口數(shù)據(jù)。

4結語

本文中的串口擴展方法，實用性強，成本較低，能較好的實現(xiàn)串口擴展，同時利用多出的單片機，可以為主CPU分擔一定的任務，提供一定的硬件資源。

基于單片機的倒車雷達設計論文開題報告

開題報告包含的論文提綱可以是粗線條的，是一個研究構想的基本框架。下面是關于基于單片機的倒車雷達設計論文開題報告的內容，歡迎閱讀！

【第1句】：課題背景和意義

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠大于汽車前進時的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來許多麻煩，例如撞上別人的車、消防水籠頭，如果傷及兒童更是不堪設想，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設置的“倒車雷達”應運而生，倒車雷達的加裝可以解決駕駛人員的后顧之憂，大大降低倒車事故的'發(fā)生。汽車倒車雷達全稱為“倒車防撞雷達”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除駕駛員泊車和起動車輛時因前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員克服視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車雷達的原理與普通雷達一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發(fā)的。通過感應裝置發(fā)出超聲波，然后通過反射回來的超聲波來判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過由于倒車雷達體積大小及實用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。

【第2句】：課題任務的主要內容

此次設計采用超聲波測距原理，當汽車與障礙物的距離小于所設定的安全距離時，系統(tǒng)能發(fā)出聲光報警，并隨著距離的不斷縮近，報警頻率不斷提高。超聲波測距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號處理器三部分組成。工作時，超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波脈沖，超聲波接收器接收遇到障礙物反射回來的反射波，準確測量超聲波從發(fā)射到遇到障礙物反射返回的時間，根據(jù)超聲波的傳播速度，可以計算出障礙物距離。

【第3句】：已具備條件

應用電子技術專業(yè)的畢業(yè)生已完成電子線路、數(shù)字電路基礎、單片機原理、單片

【第4句】：設計思路與方案

【第1句】：系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)以微控制器AT89C51為核心，外圍電路由超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、聲光報警電路、顯示模塊四部分組成

2．系統(tǒng)工作過程

駕駛員將手柄轉到倒車檔后，系統(tǒng)自動啟動，超聲波發(fā)送模塊向后發(fā)射40kHz的超聲波信號，經(jīng)障礙物反射，由超聲波接收模塊收集，進行放大和比較，單片機AT89C2051將此信號送入顯示模塊，同時觸發(fā)語.音電路，發(fā)出同步語音提示，當與障礙物距離小于1m、0.5m、0.25m時，發(fā)出不同的報警聲，提醒駕駛員停車。

3．各個模塊的介紹

（1）超聲波發(fā)射模塊，選用軟件發(fā)生超聲波法，利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅動器，經(jīng)驅動器驅動后推動探頭產(chǎn)生超聲波。

（2）超聲波接收器包括超聲波接收探頭、信號放大電路及波形變換電路三部分。探頭變換后的正弦波電信號經(jīng)放大電路放大并進行波形變換。

（3）聲光報警是指當?shù)管嚴走_探測到的距離小于所設定的安全值時，發(fā)出聲音、點亮發(fā)光二極管提醒駕駛員。

【第5句】：預期目標

設計制作一個基于單片機的倒車雷達。

簡析基于單片機的多用途定時器的設計論文

引言

定時器根據(jù)其發(fā)展歷程可以分為:一種是基于模擬技術的定時器，目前這種產(chǎn)品已經(jīng)退出市場中;另一種是基于數(shù)據(jù)技術的產(chǎn)品，其具有強大的產(chǎn)品功能，但是這種產(chǎn)品主要應用于較大的設備中。隨著單片機技術的不斷發(fā)展，基于單片機的多用途定時器被越來越多的行業(yè)所應用，因此本文通過單片機多用途定時器的設計進行深入的分析，讓人們更加了解基于單片機的多用途定時器的設計體系。

1基于單片機的多用途定時器的設計需求

通過單片機多用途定時器可以在LED顯示器中顯示預定的時間以及當前的時間，進而讓人們可以清楚地知道定時器工作的狀態(tài)等。同時基于單片機多用途定時器所具有的報警功能也可以及時提醒人們，進而為人們的生活、生產(chǎn)提供便利。當單片機定時器達到預定的時間后，該系統(tǒng)就會發(fā)出警報，給人以提醒，因此單片機多用途定時器的便利性為設計該產(chǎn)品提供了廣泛的市場需求。

2單片機多用途定時器的設計原理

單片機多用途定時器主要采取了MSP430系列單片機、鍵盤、鐘芯片DS1302以及電源等電子模塊而實現(xiàn)的，由于其性價比比較高，因此其具有廣泛的市場應用前景。結合多年的經(jīng)驗，該產(chǎn)品的設計原理主要如下:

【第2句】：1MSP430系列單片機的結構

MSP430系列單片機主要包括CPU、存儲器以及外圍模塊等組成:CPU主要是用來處理程序指令，存儲系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)與程序，并且進行位、字、字節(jié)的操作。外圍模塊主要是將單片機與外圍的相關設備進行鏈接，并且實現(xiàn)通道的采樣轉換。

【第2句】：2單片機多用途定時器的設計原理

該設計主要是將MSP430單片機的各個端口與時鐘電路、鍵盤電路以及顯示電路進行連接，通過軟件程序實現(xiàn)與硬件電路的連接，進而實現(xiàn)定時器的定時、報警功能。縱觀整個單片機定時器設計過程，軟件系統(tǒng)中的中斷系統(tǒng)程序是設計的關鍵，在預定設計好定時信息后要注意將各個端口的自動中斷處理，鍵盤的程序設計主要是采取掃描法，通過判斷行與列的鍵盤輸入信號來確定鍵入數(shù)字。

3基于單片機的多用途定時器的實現(xiàn)

【第3句】：1硬件設計

定時器的硬件設計主要包括:時鐘電路、MSP430單片機、顯示器以及鍵盤電路，其設計原理就是將單片機與各個硬件設備相連，實現(xiàn)電壓與電平之間的轉變，因此在電路設計時要充分考慮各個器件引腳的功能，對于重點電路可以先進行理論探討后再進行搭建。

在硬件設計中時鐘模塊是設計中比較復雜的，其主要是時鐘中的實時時鐘與RAM，利用串行接口與單片機進行通信，給電路提供實時的時間信息。時鐘操作可通過AMh'M指示采用12/24小時格式。用RES(復位),SCLK(串行時鐘)、功(數(shù)據(jù)線)、三個口線與單片機之間進行同步串行通信。時鐘電路部分是整個系統(tǒng)設計的'難點，電路搭建的正確與否直接關系著定時器時鐘系統(tǒng)是否能夠正常運行。

其次是鍵盤模塊主要采用掃描方式進行。鍵盤的工作方式也是分為兩種，編程控制方和中斷控制方式，一般是采用矩陣式鍵盤設計。首先設置各個口線為輸入模式，通過中斷的方式或者軟件查詢的方式，獲取信息，從而知道各個口線是否有鍵按下，如果有鍵按下，則口線端口為高電平，否則為低電平。在按下設置鍵對時間進行調整之前可以通過+,一按鍵進行調節(jié)。掃描鍵盤一般由行和列組成，在鍵盤上的某條行線上輸入低電平，如果鍵盤中某個鍵被按下則某個列線變?yōu)榈碗娖健?/p>

【第3句】：2軟件設計

本文定時器的軟件設計，用于軟件程序的調試與仿真所使用的是TARSystems公司開發(fā)的軟件，其包含C尤++編譯器和調試器的集成開發(fā)環(huán)境。結合本次的定時器產(chǎn)品設計主要采取的是THREW430軟件程序。首先，在程序編寫之前要打開TAREmbeddedWoxRbench，注意單擊菜單Pro鄉(xiāng)ct,Addfibtest出現(xiàn)需要的加載源文件界面，選擇相應的界面類型，編譯時注意對430單片機型號進行選擇;其次，在程序運行時要對DS1302進行設置，并對DS1302系統(tǒng)進行初始化優(yōu)化，并將系統(tǒng)的時間設置為0。在確保上述程序完成后，再進行時間上傳，進而將有效的信息存儲在EPROM中，并且將其上傳給管理層，管理層在接收到相關知識后再進行相應的修改，最后顯示出具體的時間;最后，LED數(shù)碼管在顯示之前，要對串口的工作方式進行設置，然后設置對應的地址指針，然后選擇數(shù)段碼，通過傳送過來的脈沖來顯示。

參考文獻:

[1]胡立群，陳敦軍，吳凡超.基于單片機的多通道控制器的設計[U].電子測量技術，2023(01).

[2]羅大軍.基于單片機定時器的研究田科技致富向導，2011(09).

[3]'}哲豪.新版多用途定時器的硬件設計田.機電信息，201002).

一種基于單片機的可控成像系統(tǒng)設計論文

摘要:基于彩色面陣CCD傳感器設計的高速實時圖像采集系統(tǒng),以信號處理芯片CXD3172AR為核心,可實現(xiàn)輸出標準PAL/NTSC格式的視頻信號,具有自動白平衡、自動曝光、缺陷補償?shù)裙δ?并構建優(yōu)化的模擬前端電路(包括相關雙采樣和自動增益控制)大幅度提高了采集數(shù)據(jù)的信噪比。根據(jù)DSP芯片具有參數(shù)化控制的特點,通過單片機實現(xiàn)與DSP的特殊通訊傳輸協(xié)議來配置DSP參數(shù),并使用外部開關控制完成各種信號處理功能。通過仿真調試,該電路很好地實現(xiàn)了圖像采集和控制功能。

關鍵詞:單片機;CCD;可控化;圖像采集

基金項目:教育部留學回國人員科碩啟動基金(GGRYJJ07-2)0引言光學成像系統(tǒng)是將光學信息轉化為人們更易處理的電子信息的重要工具,特別對于智能監(jiān)控、醫(yī)學診斷及消費電子領域,其重要性就更大。隨著成像系統(tǒng)功能的復雜化,攝像機的便攜易控性成了設計中需考慮的重要要素。自從1969年WillardS.Boyle和GeorgeE.

Smith發(fā)明電荷耦合器(CCD)以來,它一直就是光學成像系統(tǒng)的首選傳感器。相對于目前發(fā)展快速CMOS圖像傳感器,它仍然具備噪聲低,動態(tài)范圍高的優(yōu)點。而CCD的模擬前端決定了采集信號的質量,對整個系統(tǒng)信噪比有著決定性的影響,因此對它的噪聲抑制是設計中的重點[1]。完成各種圖像處理功能的模塊是成像系統(tǒng)的核心,針對低照度視頻信號成像[2]的設計要求,采用專業(yè)信號處理芯片進行各種處理,通過單片機(MCU)對信號處理芯片(DSP)進行參數(shù)配置,以完成各種復雜運算功能的控制,簡化了系統(tǒng)的邏輯設計,使其具有良好的可控性。

1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由CCD、模擬前端AFE(包括相關雙采樣CDS和自動增益控制AGC)、信號處理模塊、微處理器模塊以及模擬數(shù)字輸出模塊等組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1CCD成像系統(tǒng)框圖

圖中CCD傳感器是整個系統(tǒng)的基礎,外部光學信號通過光電轉換才能進行各種處理。傳感器輸出模擬信號將經(jīng)前端放大,以差分輸入的方式進入AFE,然后通過一系列模擬信號的降噪放大處理(CDS,AGC),進入信號處理模塊進行各種運算處理。信號處理模塊是連接CCD輸出和后端通用設備的橋梁,專業(yè)信號處理芯片提供了大量視頻處理運算功能和多種視頻輸出格式,為后續(xù)處理帶來了方便。通過DSP的各種處理,得到設計要求的色度、亮度和飽和度圖像,最后輸出與終端格式兼容的模擬或者數(shù)字信號。模擬輸出可以直接與監(jiān)視器相連,數(shù)字輸出可以通過FPGA,ASIC等器件與VGA,DVI接口顯示器相連。

2模擬前端模塊

CCD讀出電路的噪聲主要包括讀出電路中所用器件的固有噪聲,以及因電路結構、電路工作方式引入的附加噪聲[3]。主要有1/f噪聲[4]、KTC噪聲[5]和固定平面噪聲[6],這些噪聲限制了圖像傳感器的.動態(tài)范圍,降低了信噪比。在讀出電路中,相關雙取樣技術(CDS)是目前應用最廣泛的噪聲抑制技術。由于一個像元傳輸時間中的復位噪聲是相關的,相關雙取樣電路(CDS)可以利用信號相減的運算關系來消除或消弱信號里的1/f噪聲、KTC噪聲和固定平面噪聲,從而可大大提高系統(tǒng)的信噪比。自動增益控制電路(AGC)可以使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整,使圖像信號的亮度平穩(wěn),特別是低照度環(huán)境里微弱光信號的放大。但不足的是它也會放大低照度條件下的暗電流,降低圖像質量。另外,模擬前端帶寬的合理選擇可以對系統(tǒng)噪聲和系統(tǒng)調制傳遞函數(shù)進行折中,以滿足應用的需求。目前有兩種AFE設計方法,一種是采用分立元器件實現(xiàn),另一種是采用集成AFE芯片實驗。隨著AFE芯片的成熟,其內部還集成了暗電流校正電路,各項指標遠高于一般分立元器件搭建的電路,并且調試簡單。該系統(tǒng)選擇的集成AFE是CXA2096N,是專門為數(shù)字攝像機而設計的,內部包括相關雙取樣電路(CDS)、自動增益控制電路(AGC),為A/D轉換器提供的參考電平以及采樣保持電路,其自動增益變化范圍為-0.8~【第31句】：3dB[7]。

3信號處理模塊

【第3句】：1視頻處理芯片本文選擇的信號處理芯片是SONY公司的CXD3172AR。該芯片內建10位高精度A/D轉換器,具有自動白平衡、自動曝光、自動黑電平校正和缺陷補償?shù)裙δ?并能產(chǎn)生驅動CCD的時序脈沖,能夠輸出PAL/NTSC制式的模擬信號和ITU656格式的數(shù)字信號[8],其控制方式有2種:通過RS232接口用PC機軟件控制;通過MCU通用管腳直接用硬件控制。因為MCU的傳輸總線不屬于通用的I2C和SPI總線,所以參考芯片資料,設計了與MCU的通信接口。該芯片支持的最大傳輸速率為400Kb/s;使用PC機軟件僅支持【第19句】：2Kb/s,且不能完全利用該芯片的帶寬,軟件控制還必須依賴PC機,不利于攜帶。在該系統(tǒng)中,采用純硬件控制方式實現(xiàn)的DSP功能,具有快速靈活的特性。

以CXD3172AR為核心組成信號處理模塊的外圍電路主要有電源、時鐘、視頻輸出接口和控制通信接口。

【第3句】：2時鐘產(chǎn)生電路

CXD3172AR需要產(chǎn)生驅動CCD的時序脈沖,其主時鐘將影響整個系統(tǒng)的正常穩(wěn)定工作。該系統(tǒng)選擇的CCD兼容PAL制式色彩攝像機,總共像素為795(H)×596(V),系統(tǒng)要求【第28句】：375MHz的時鐘驅動系統(tǒng)和27MHz的時鐘驅動編解碼器。為了有穩(wěn)定的時鐘源,采用鎖相環(huán)路(PLL),用一個高穩(wěn)定性參考源的一個分頻和VCXO的一個分頻進行相位比較,產(chǎn)生一個誤差變化電壓,給VCXO進行環(huán)路負反饋,從而使輸出頻率更穩(wěn)定[9]。設計VCXO輸出【第28句】：375MHz時鐘和石英晶振回路輸出27MHz時鐘,系統(tǒng)產(chǎn)生的水平同步信號頻率為【第15句】：625kHz,其與VCXO的分頻進行相位比較,PCOMP引腳輸出相位比較結果,判斷是否相位鎖定。

【第3句】：3電源電路

系統(tǒng)需要4組獨立電源,其電壓分別為:【第3句】：3V,5V,15V,-7V。基于便攜性的考慮,采用9V直流電壓作為電路板的輸入,通過線性穩(wěn)壓電源芯片LT1117-【第3句】：3和LT1117-5得到【第3句】：3V和5V電壓,選擇TPS65131得到15V和-7V電壓。TPS65131能夠輸出正負雙電壓,非常適用于便攜性設備。4組電源的輸出端分別通過LC低通濾波器,就能為系統(tǒng)提供高精穩(wěn)定的直流電源。

【第3句】：4視頻輸出電路

CXD3172AR能輸出PAL制式的模擬信號,其輸入端口采用電流輸出結構,通過電阻產(chǎn)生信號電壓,但是由于系統(tǒng)噪聲的存在,特別是模擬地和數(shù)字的干擾,信號走線長度,元器件布局等因素,對輸出端可以增加一級濾波器,以提高信噪比。對于亮度信號而言,芯片內部在輸出端已集成了LPF,故只需對色度信號進行處理。設置DSP輸出Y/C分離信號,視頻信號的帶寬一般為6MHz,色度信號副載波頻率為(【第4句】：43±【第1句】：3MHz),圖2是色度BPF的頻率特性圖。亮度信號和通過BPF的色度信號進入視頻信號混合放大器NJM2274,其輸出阻抗為75Ω,放大后的信號可以直接輸入監(jiān)視器。

【第3句】：5MCU-DSP通信

DSP處理功能可以通過MCU或軟件進行控制。

將DSP各控制參數(shù)通過特定的通信協(xié)議傳輸?shù)紻SP189第2期顏豪等:一種基于單片機的可控成像系統(tǒng)設計內部寄存器或者外部E2PROM保存,以使其實現(xiàn)視頻信號的各種處理功能。這里的MCU為STC的STC89C52RC芯片,并且外搭基本硬件電路,使其成為最小系統(tǒng)。DSP控制參數(shù)有635B,在調試的時候,可以存入DSP的寄存器組以便修改,調試完成之后,優(yōu)化的參數(shù)可以存入E2PROM,使得下次掉電復位后可以繼續(xù)使用。

圖2BPF頻率特性

在通信過程中,一個通信協(xié)議包傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是可變的,最高可達32B。DSP接收到一包數(shù)據(jù)后分析它,執(zhí)行控制命令,完成1次通信。一個通信包由起始字、命令字、地址字和數(shù)據(jù)字組成。因為DSP內部寄存器數(shù)量有限,在執(zhí)行完上次命令之前,不會再接收任何其他控制命令。該過程被稱為“通信禁止周期”,并且此時,芯片返回一個確認數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)可能是寫應答信號、讀取數(shù)據(jù)或者通信錯誤代碼。它的片選信號、時鐘信號和輸入/輸出信號格式如圖3所示。

圖3通信協(xié)議格式

【第3句】：6MCU與DSP的接口在不同硬件接口之間進行數(shù)據(jù)通信時必須保證其邏輯電平一致,不然通信過程中將出現(xiàn)各種不可預料的錯誤。該設計中,CXD3172AR主供電電源VDD是【第3句】：3V,其邏輯高電平大于等于0.7VDD,邏輯低電平小于等于0.2VDD,它們屬于LVTTL電平。通用MCU管腳一般是TTL電平,所以兩者之間的通信必須經(jīng)過電平轉換,這里選擇SN74ALVC164245作為電平轉換器。SN74ALVC164245有2組獨立電源端口,分別將其與MCU和DSP各自的主供電電源相連。這樣,就能通過電平轉換器將【第3句】：3V系統(tǒng)和5V系統(tǒng)連接起來。

4仿真和調試

圖4是軟件仿真圖,輸入數(shù)據(jù)是低位先傳,每個字節(jié)有8位,字節(jié)之間延遲1個時鐘周期,DSP在時鐘上升沿采樣輸入數(shù)據(jù),在時鐘下降沿輸出數(shù)據(jù)。選通信號XCS為低電平有效,為了滿足系統(tǒng)的一定時序冗量,在DSP處理時間內(即通信禁止周期)強制將XCS置高。

由于是軟件仿真的原因,DO沒有波形。但是為了能夠測試通信是否成功,在程序里添加回讀顯示功能,通過4個7端數(shù)碼顯示管顯示2個16進制回讀數(shù)據(jù),判斷是否通信成功。

圖4程序仿真圖

同時,參考DSP的幾個基本功能,將其控制參數(shù)保存在程序代碼中,通過外部開關的選擇,MCU的P1端口讀出其電平,實現(xiàn)各種功能的控制,其功能見表1。

表1功能列表

InterfaceFunctionP【第1句】：0~P【第1句】：2AWBModeP【第1句】：3ColorRollingControlP【第1句】：4BlackLightCompensationP【第1句】：5AESwitchingP【第1句】：6FlickerlessSwitchingP【第1句】：7AGCSwitching完成電路板中各部分的設計以及調試后進行實驗,其結果表明,MCU-DSP通信正常,可滿足時序及功能要求。

5結語

采用專業(yè)信號處理芯片及單片機實現(xiàn)了可控成像系統(tǒng)設計,完成了電路板的調試和功能實驗,為后續(xù)數(shù)字信號處理提供了源圖像信號。該系統(tǒng)具有電路實現(xiàn)簡單可靠,功能控制方便,能夠輸出多種視頻格式信號,具有簡易靈活性。目前,將該系統(tǒng)已使用于低照度環(huán)境下的幀間濾波技術采集系統(tǒng)中,效果很好。

參考文獻

[1]薛旭成,李云飛,郭永飛.CCD成像系統(tǒng)中模擬前端設計[J].光學精密工程,2007,15(8):1191-11【第95句】：

[2]WHITEM,LampeD.CharacterizationofsurfacechannelCCDimagearraysatlowlightlevels[J].IEEESolid-stateCircuits,1974,9(1):1-【第13句】：

[3]金湘亮.一種低功耗低噪聲相關雙取樣電路的研究[J].電路與系統(tǒng)學報,2003,8(3):23-【第26句】：

[4]JAKOBSONC,BLOOMI,NEMIROVSKYY.I/fNoiseinCMOStransistorsforanalogapplicationsfromsubthre-shodtosaturation[J].Solid-stateElectronics,1998,42(10):1807-18【第17句】：

[5]TIANHui,FOWLERBoyd,GAMALAbbasEl.AnalysisoftemporalnoiseinCMOSphotodiodeactivepixelsensor[J].IEEESolid-stateCircuit,2001,36(1):92-10【第1句】：

[6]OHSAWAShinji,SASAKIMichio,MIYAGAWARyohei,etal.AnalysisoflowfixedpatternnoisecellstructuresforphotoconversionlayeroverlaidCCDorCMOSimagesensors[J].IEEETrans.onElectron.Devices,1997,44(10):667-6【第71句】：

[7]Sony.CXA2096Ndatasheet[M].Japan:Sony,200【第4句】：

[8]Sony.CXD3172ARdatasheet[M].Japan:Sony,2004[9]趙聲衡.石英晶體振蕩器[M].長沙:湖南大學出版社,19【第97句】：