基于DSP處理器的紅外電視調焦控制器設計

摘要：本文以DSP為核心處理器，配合FPGA和外圍電路，設計了一套光電跟蹤測量系統紅外電視調焦控制器，實(shí)現了根據目標距離和環(huán)境溫度等參數對電視焦距進(jìn)行自動(dòng)調整。通過(guò)數據分析與實(shí)踐檢驗，該系統能夠滿(mǎn)足紅外電視的調焦控制要求。

　　1.引言

　　隨著(zhù)紅外成像技術(shù)的快速發(fā)展，紅外測量電視成為光電跟蹤系統的重要組成部分。紅外相機的自動(dòng)和連續調焦，是保證紅外電視成像質(zhì)量，實(shí)現光電跟蹤系統高精度穩定跟蹤的關(guān)鍵技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，影響紅外電視成像的因素有很多，而目標的距離和環(huán)境溫度等參數對成像質(zhì)量影響較大，如何根據目標距離和環(huán)境溫度等影響目標成像質(zhì)量的信息，實(shí)時(shí)調整相機的位置，從而獲得清晰的目標圖像，需要進(jìn)行廣泛深入的研究，對實(shí)現紅外跟蹤測量系統穩定高精度跟蹤測量功能具有重要意義。

　　2.調焦控制器的硬件設計

　　2.1 總體結構及原理

　　光電跟蹤測量系統調焦控制系統要實(shí)現的功能主要包括：接收綜合控制器的控制命令，實(shí)現紅外電視的變倍與調焦功能，兼具自檢功能和故障診斷能力，故障診斷到線(xiàn)路板。

　　系統采用基于DSP+FPGA的調光調焦控制器。該控制器的硬件原理框圖如圖1所示。

　　圖1 調光調焦控制器硬件框圖

　　其中DSP（TMS320F2812）作為調光調焦控制器核心。TMS320F2812是TI公司針對數字控制領(lǐng)域而推出的，它是目前控制領(lǐng)域最高性能的處理器，具有控制精度高、速度快、使用靈活以及集成度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、光學(xué)網(wǎng)絡(luò )以及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。

　　系統選用Cyclone公司系列FPGA中的EP1C12Q240C8作為整個(gè)調光調焦控制器的時(shí)序和邏輯控制核心，EP1C12Q240C8提供12060個(gè)邏輯單元（LE）和173個(gè)I/O口，可以?xún)惹?K的RAM.

　　應用TMS320F2812全部外設接口的一部分，如GPIO接口和EVA/EVB接口。

　　采用可編程邏輯器件（FPGA），可以非常簡(jiǎn)單的設計DSP的硬件電路。將DSP的數據總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、讀寫(xiě)控制線(xiàn)以及中斷信號線(xiàn)全部引入到FPGA中，根據特定的要求，在FPGA內完成時(shí)序和邏輯設計。其中為T(mén)L16C554，AD7864提供地址選通信號，為光柵尺計算提供四倍頻鑒相和計數邏輯。

　　由于電機的信號線(xiàn)、限位開(kāi)關(guān)線(xiàn)數量很多，需要本系統的I/O口的數量較多，可以在FPGA內完成擴展I/O口的功能。

　　2.2 FPGA的設計

　　FPGA內部采用模塊化的設計思想，對FPGA設計進(jìn)行模塊分解。主要包括，實(shí)現FPGA擴展I/O口的功能，為T(mén)L16C554和AD7864提供片選和讀寫(xiě)信號，提供四倍頻鑒相和計數邏輯計算光柵尺位置量。FPGA內的功能模塊如圖2所示。