DSP处理器的红外电视调焦控制器设计
1.引言
本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/226863.htm随着红外成像技术的快速发展，红外测量电视成为光电跟踪系统的重要组成部分。红外相机的自动和连续调焦，是保证红外电视成像质量，实现光电跟踪系统高精度稳定跟踪的关键技术。一般来说，影响红外电视成像的因素有很多，而目标的距离和环境温度等参数对成像质量影响较大，如何根据目标距离和环境温度等影响目标成像质量的信息，实时调整相机的位置，从而获得清晰的目标图像，需要进行广泛深入的研究，对实现红外跟踪测量系统稳定高精度跟踪测量功能具有重要意义。下面，小编就红外电视调焦控制器的设计给予简单介绍。2.调焦控制器的硬件设计
2.1 总体结构及原理
光电跟踪测量系统调焦控制系统要实现的功能主要包括：接收综合控制器的控制命令，实现红外电视的变倍与调焦功能，兼具自检功能和故障诊断能力，故障诊断到线路板。
系统采用基于DSP+FPGA的调光调焦控制器。该控制器的硬件原理框图如图1所示。
图1 调光调焦控制器硬件框图
其中DSP(TMS320F2812)作为调光调焦控制器核心。TMS320F2812是TI公司针对数字控制领域而推出的，它是目前控制领域最高性能的处理器，具有控制精度高、速度快、使用灵活以及集成度高等优点，已广泛应用于工业自动化、光学网络以及自动化控制等领域。
系统选用Cyclone公司系列FPGA中的EP1C12Q240C8作为整个调光调焦控制器的时序和逻辑控制核心，EP1C12Q240C8提供12060个逻辑单元(LE)和173个I/O口，可以内嵌4K的RAM.
采用可编程逻辑器件(FPGA)，可以非常简单的设计DSP的硬件电路。将DSP的数据总线、地址总线、读写控制线以及中断信号线全部引入到FPGA中，根据特定的要求，在FPGA内完成时序和逻辑设计。其中为TL16C554，AD7864提供地址选通信号，为光栅尺计算提供四倍频鉴相和计数逻辑。
由于电机的信号线、限位开关线数量很多，需要本系统的I/O口的数量较多，可以在FPGA内完成扩展I/O口的功能。2.2 FPGA的设计
FPGA内部采用模块化的设计思想，对FPGA设计进行模块分解。主要包括，实现FPGA扩展I/O口的功能，为TL16C554和AD7864提供片选和读写信号，提供四倍频鉴相和计数逻辑计算光栅尺位置量。FPGA内的功能模块如图2所示。
TL16C554地址译码模块：在FPGA内部，针对DSP的读写以及地址信号进行译码，为TL16C554提供读写信号以及片选等信号。
光栅尺逻辑计算模块：光栅尺输出两路正交的方波信号A、B和零位信号Z输入到FPGA中，在FPGA中实现对A、B信号的倍频及鉴相功能，然后通过16位计数器和锁存器与DSP相连，通过读取计数器的数值可得到光栅尺的位置数值，系统框图如图3所示。
3.实验验证与精度分析
3.1 实验验证
调焦系统由安装在望远物镜筒上的光学机械部分和电控部分组成。光学机械部分包括调焦组件、变倍组件等。电控系统以DSP2833为核心处理器，利用FPGA实现时序和逻辑控制，配以外围电路、执行电机及位置反馈部件。电控系统位置反馈采用精密线绕电位器和光栅尺，执行电机采用步进电机、超声电机和永磁直流电机。变倍系统两端靠电限位和机械限位来保证定位。根据以上设计方案进行实践，调焦电控系统采用两块电路板进行工作，分别为控制电路板和功率驱动板。图4为控制电路板，图5为功率驱动板。通过试验，较好的完成了红外电视自动调焦及变倍功能。
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