总控模块测试文档_武斌概要

1、总控模块测试文档一、综述两用型航摄仪的数字模块中使用四块 CCD芯片在航摄仪的二次成像面上拼 接成像，实现四块大面阵CCD芯片的同步拍摄及其数据的并行快速存储，系统 的总体结构及总控模块在系统中的位置如图 1-1所示。电 源 模 块图1-1四芯片拼接成像系统结构图其工作过程如下：航摄飞机上的导航系统实时向总控模块提供飞行数据，总控模块根据事先设置的拍摄条件同步启动四个单 CCD成像系统进行拍摄（也可人工启动拍摄），其中的单CCD成像系统本身就相当于一个高精度、高分辨率以及具备海量数据快速存储的相机，拍摄、存储完毕后，各CCD成像系统抽样读取已存储的图像数据，并转换成快视图 VGA信号送入总控模

2、块中，总控模块还 包括一个安装在四个相机中间的小摄像头，实时采集承影玻璃上的影像，输出 VGA信号，这五路VGA信号通过总控模块中的VGA信号切换器，在显示屏上 显示用户需要查看的图片或视频。二总控模块功能与工作模式说明总控模块的主要功能是实现与单 CCD子系统的通讯接口、与胶片航摄仪及导 航系统的通讯接口、实现对四个独立CCD成像系统的高精度同步控制及快视图的 实时查看，及快视图的查看。我们将其划分为五个子模块：初始化模块、液晶显 示模块、4X 4键盘扫描模块、串口通信模块及按键功能模块。在总控模块中设置了四种工作模式：1. 手动拍摄模式(按键 6)；2. 自动拍摄模式(按键 7)；3. 导

3、出模式(按键 8)；4. 清空模式(按键 9)；(注：在这里我们设定在某一模式下工作时，其它 3 种模式均被禁止。) 系统默认一上电就进入自动拍摄模式， 用户可以通过按键“7”加确认键“” 选择自动拍摄或按键“ 6” 加确认键“”选择手动拍摄。在自动拍摄模式下，一旦串口接收到导航系统传来的命令就开始通过快门控 制端(shutter_ctrl )和拍摄控制端(shot_ctrl )向各个CCD子系统发送一个 拍摄启动信号和一个快门开启信号。在选择手动拍摄时，需先按下拍摄键“ 0”，然后按下确认键“” ，这时系 统也会通过快门控制端 (shutter_ctrl )和拍摄控制端 (shot_ctrl

4、 )向各个 CCD 子系统发送一个拍摄启动信号和一个快门开启信号。当 CCD 子系统接收到总控模块发送来的拍摄启动信号和快门控制信号时就 会打开快门开始工作。同样，用户可以通过按键“ 8”加确认键“”选择导出模式，这时系统就 向存储模块发导出启动信号，这样就将拍摄来的图像传送给了存储模块； 当用户通过按键“ 9”加确认键“”选择清空模式时，总控模块就在清空 控制端( clear_ctrl )发清空允许信号。三、多芯片系统的总控模块主要研究内容及其技术指标设计开发与单 CCD 子系统的通讯接口、与胶片航摄仪及导航系统的通讯接 口、快视图查看模块。实现对四个独立 CCD 成像系统的高精度同步控制及

5、快视 图的实时查看。技术指标如下：同步控制精度：0.25ms摄像头物距：CCD镜头物距，且 整个模块的高度 摄像头大小：符合安装尺寸显示屏：彩色、大小符合安装尺寸图像显示帧率：10fps四、输入输出接口系统采用普通军品51单片机作为控制器，这里我们选用了AT89S52,它不但要完成控制整个系统工作，而且还要实现 VGA视频信号的切换。总控模块的总体结构及输入输出接口如图1-2所示。总休快视国YGA3小摄像头了快视 IVIVGAUJIr快视图vGMi切r快视图讥W；A信号切换器r快视图VGAf.72输出单賂阳人信号显示器图4-1总控模块总体结构图与总控模块相关的输入输出接口如下：与CCD成像子系

6、统的通讯接口：使用控制器的四个通用I/O 口即可。 与航摄仪的通讯接口：根据航摄仪接口的不同再进行选择。与导航系统的通讯接口：初步决定使用 RS232串口通讯。 与显示屏的接口： VGA接口五、系统中输入输出信号的测试系统的输入输出信号由两个部分组成：一部分是控制CCD成像子系统与存 储模块工作的一些控制信号，主要是控制相机拍摄并将拍摄的图像数据传输至存 储模块完成数据的存储与显示；另外一部分则是与外围设备的通讯接口， 主要用 来传输数据。这里我们使用Tektronix的TDS 3032B型示波器采集到了这些输入输出信 号的波形。下图为示波器两个黄蓝通道在没有信号输入时的波形：自动広仃CK1M

7、io.oms A Ch2 T 2.32 V0.00000 S29 5月 200703：00：30程” 0.00000 S下图为快门与拍摄启动脉冲波形，这个控制信号是用来控制相机的快门和拍摄的，当CCD成像子系统和电子快门收到总控模块的发来的这个脉冲就可以 完成打开快门拍摄的动作。这里脉冲的高电平持续时间暂定为 10ms,这个时间 是可以在程序中通过修改定时的一个变量来设定的， 视后期联调的结果可以再做 改进，以达到最好的控制效果。29 5月 200702：55：59图5-2（这里采用示波器的两个通道同时采集波形，黄色通道为快门启动脉冲，蓝色通道为拍摄启动脉冲）下图为导出启动脉冲波形，这里采用一

8、个上升沿作为控制存储模块把图像 数据导出的控制信号，且保持高电平至执行其他操作，高电平的电压值定在5V 当存储模块一收到总控模块发来的导出启动信号就将存储的图像数据送至显 示终端显示出来。MM*5：JMpaaWRMWMK|mMM一29 S月 200703:04:18Ch1 2.QQ 72D0 N M10.0ITIS A Ch2 Z 2.32 VSi oooooo s图5-3（这里使用示波器的黄色通道采集导出启动脉冲，蓝色通道闲置用来对比观察波形）下图为清空允许脉冲波形，和前者一样使用了一个上升沿作为清空存储单 元的控制信号，且保持高电平至执行其他操作，高电平的电压值定在5V。当存储模块收到总控

9、模块发来的清空允许脉冲后就将存储的图像数据清空，一般是在存储空间即将要满时将已拍摄的图像数据传存到其他存储单元后才执行 这个操作，用来清空相机已采集的数据，腾出存储空间供下次拍摄使用。29 5月 2007 jjk 0.00000 S03：01：15图5-4（这里使用示波器的蓝色通道采集清空允许信号，黄色通道闲置用来对比观察波形）下图为我们测试总控模块与导航系统的通讯接口（RS232接口）使用的串口调试工具界面，这里用 PC机模拟导航系统向总控模块的单片机连续发送数 据，每20ms通过串口发送数据给单片机。这里由于导航系统的型号和参数还 不能确定，顾只能测试串口的通畅与否，就是实现单片机一收到串

10、口发来的数 据就开始接收，但是怎么接收还要试具体的导航系统参数来设定通信协议，这 些工作可以在后期确定导航系统的参数以后通过修改程序来完成。图5-5下图就是单片机通过串口接收到的数据脉冲，即没隔20ms收到一个如下图所示的脉冲。29 5月 200704：34：37图5-7另外，我们还对总控模块控制四个 CCD成像子系统的同步性进行了测试。 如图1-1所示，两用型航摄仪由四个 CCD成像子系统构成，系统需要这四个 子系统同时工作，动作一致。如果出现动作时间上比较大的差别就会严重影响 系统后期图像处理的工作。所以这里需要对各个子系统的同步性进行测试。下图为各个子系统的快门与拍摄启动脉冲，这里使用两

11、两比较的方法分别 对四个子系统中的两个进行测试，黄色通道和蓝色通道分别采集四个子系统中 的一个。由于快门和拍摄脉冲格式一致，采集波形一样，故使用同一张图示。.ICh152,00 V-；f : 、m_ fciJ _ r j: 二l： ”一-：”-a-” ”0” ” 一 ； 一 ”M 400ms| A CH2 Z 2.32 V29 5月 200703:18:57图5-7下图为各个子系统的导出与清空启动脉冲， 这里也使用两两比较的方法分 别对四个子系统中的两个进行测试，黄色通道和蓝色通道分别采集四个子系统 中的一个。由于导出和清空脉冲格式一致，采集波形一样，故使用同一张图示图5-1012.00 V2

12、.00 VM 400msAchiCh2 J32 V29 5月 200703：21：2G图5-8下图为各个子系统的导出与清空结束脉冲， 这里也使用两两比较的方法分 别对四个子系统中的两个进行测试，黄色通道和蓝色通道分别采集四个子系统 中的一个。由于导出和清空脉冲格式一致，采集波形一样，故使用同一张图示襦liFFr”juiij .|1._|411&.：1|.jin ji.ll|MI|ILE|IIILjUII|MU,|lla_S|l|._ijlS.T1i1 1 i-1,- -1 /. . ,Lh :EF-Ei:-w1: -m,41,1,叫,4!,1*卜,J.dL.me-r- ni- - Ir，Tchi 2.00 V2.00 VM400msACh2 J-2.32 V29 5月03:24：200729六、结论通过以上所述的测试结果，我们可以得到这样的结论：预先设计的总控模