基于Linux的ISA總線(xiàn)DMA的實(shí)現

引　言

　　眾所周知, 視覺(jué)是人類(lèi)感知世界的最重要的方式, 而現實(shí)生活中的所有物質(zhì)形態(tài)都是以三維空間而客觀(guān)存在。三維顯示能真正地再現客觀(guān)世界的立體空間, 提供更符合人們觀(guān)察習慣的交流方式, 有助于人們在綜合運用各種深度暗示之后, 通過(guò)大腦的計算感知而獲得真實(shí)、豐富、可靠的視覺(jué)體驗, 對社會(huì )的發(fā)展以及在科技、經(jīng)濟等方面的發(fā)展具有重要的作用。

　　目前, 三維顯示大致可以分為四類(lèi): 體視三維顯示、全息三維顯示、透視三維顯示和體三維顯示 ,其顯示的原理和特點(diǎn)如表1 所示。

表1 各類(lèi)三維顯示原理及特點(diǎn)

　　本文通過(guò)旋轉24×16 二維LED 陣列實(shí)現了具有69120個(gè)體像素, 空間尺寸為Φ9414 mm ×6618mm 柱體內的三維顯示, 文中論述了系統的整體結構、顯示原理及其各組成部分的實(shí)現方法。最后并以顯示“茶壺”為例, 對此體三維顯示系統進(jìn)行了分析和討論。

　　1　LED 體三維顯示系統設計

　　1.1　整體方案

　　由于人眼具有視覺(jué)暫留的特性, 即人類(lèi)視覺(jué)對亮度改變的跟蹤會(huì )由于意識處理延遲而滯后。基于此特性, 利用電機驅動(dòng)置于對稱(chēng)轉軸兩側的發(fā)光二極管陣列, 使之高速旋轉, 周期性地掃出一個(gè)柱體空間。同時(shí), 尋址驅動(dòng)控制電路根據需要調制不同時(shí)刻LED陣列的發(fā)光狀態(tài), 這樣通過(guò)快速顯示一幅幅二維圖像截面序列來(lái)實(shí)現三維顯示。由于人眼視覺(jué)暫留時(shí)間約為50～100ms, 當電機轉速超過(guò)10r/s時(shí), 人便不會(huì )有閃爍的感覺(jué), 而是看到三維的立體圖像。根據此原理可設計如圖1 所示的LED體三維顯示系統。

　　利用計算機生成三維數據再通過(guò)數據傳輸電路把數據傳輸到旋轉驅動(dòng)板上面的存儲器中, 并且由角度編碼器來(lái)測試電機的旋轉角度并把信號送給FPGA , 然后由FPGA 根據采集的角度編碼器輸出信號驅動(dòng)LED 屏顯示并按時(shí)刷新LED 顯示屏。同時(shí), 整個(gè)旋轉驅動(dòng)板在電機的驅動(dòng)下快速的旋轉, 快速顯示一幅幅二維截面圖像來(lái)實(shí)現三維顯示。

　　1.2　三維數據生成

　　利用Matlab 軟件的強大功能, 首先可以通過(guò)im read ()、im f info ()、m eshgrid ()、m eshc () 和su rf ()等語(yǔ)句來(lái)實(shí)現具有灰度值的三維圖像, 假設獲得的三維圖像角坐標為P (X0, Y0, Z0)。

　　令LED陣列旋轉所得的圓柱空間中LED 燈的柱坐標為F ( r, H, z ) , 根據柱坐標與直角坐標的轉換關(guān)系, 求得空間LED燈的三維直角坐標E (X 1, Y 1,Z 1) 可表示如下:

　　其中r, H, z 均為整數, 且有: - 12 r≤12, 0 H≤360, 0 z ≤16。

　　最后, 令D(X2, Y2, Z2) = P(X0, Y0, Z0) ∩E (X1, Y1, Z1 ) 求出該顯示的L ED 燈的三維直角坐標, 以此作為三維數據的信息源。

　　從Matlab 610 版本開(kāi)始,Mathworks 公司在軟件中增加了設備控制箱( Instrument control toolbox ) , 提供對RS2232/RS2485 通信標準的串口通信的正式支持。因此本系統使用該工具箱的serial 類(lèi)及fopen、fw rite 等函數, 通過(guò)RS2232 串口并利用數據傳輸電路把獲得的三維圖像數據傳輸到LED 驅動(dòng)電路板上。