【正文】 ，并且讓研發(fā)人員 更好的理解了軟件系統(tǒng) [3] 。 圖像的獲得是首先采用使用四塊相同型號的 CCD 進行圖像采集然后通過圖像拼接 來完成的，在掃描過程中四塊 CCD 執(zhí)行異步掃描，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的過程。s optical signal to the analog signal. In order to scan large format images, an effective approach is to capture images through multiple sensors, then splice the image to plete the largeformat scanner39。s performance parameters the development content and focuses of the work of largeformat scanner has been determined. The devices have been selected according to the parameters. Then we finished the scanner hardware circuit design and FPGA39。 最后，通過對系統(tǒng)的硬件及軟件的測試。圍繞掃描儀驅(qū)動程序軟件及硬件的設計及開發(fā)了解了很多關(guān)于的國內(nèi)外文獻 和領域的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。 第四章首先敘述了軟件系統(tǒng)構(gòu)架的定義和重要性，提出大幅面掃描儀軟件系 統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)設計，即底層硬件、中間嵌入式層和上層驅(qū)動程序，通過功能模塊 化的劃分，實現(xiàn)大幅面掃描儀的整體設計。掃描儀 的核心是光電轉(zhuǎn)換部件。 掃描系統(tǒng)的需求隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展不斷的增加，而且現(xiàn)階段國內(nèi)不少實驗 室、公司對大幅面掃描儀都有一定程度的研發(fā)，其中山東大學自動化系研制了一 種“超大型滾筒式掃描儀”，這種掃描儀原理簡單，光學接收系統(tǒng)采用的是濾光片將 光束分為三部分的方法，比較復雜，其優(yōu)點是分辨率比較高。對于軟件大型化，復雜化，系統(tǒng)的 架構(gòu)設計和規(guī)范越來越重要，深刻的影響了重要的算法，也影響了選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 在掃描儀中，除了光源、相機、鏡頭安裝于待掃描紙張的同側(cè)，并且能給 CCD 提供合適的足夠且均勻的光線。信噪比也很大程度上反映了掃描儀獲得的 圖像的品質(zhì)，同時也影響對有用信號的提取，顯示 CCD 的采集精度 [6] CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 。 7 奧普易掃描儀的特性描述 實驗室現(xiàn)階段研制的奧普易大幅面掃描儀如下圖 24 所示： 圖 24 奧普易大幅面掃描儀 本文研究的大幅面掃描儀在光學系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)方面和平板掃描儀有存在差 異 [8] 。因此必須對 CCD 輸出特性有清晰的了解，才能設計出合理的 CCD 外圍電路和驅(qū)動時序，只有準確掌握 CCD 器件手冊的相應數(shù)據(jù)，了解 CCD 的工作特性，才能設計出滿足 CCD 輸出特性的驅(qū)動電路。它包含 3 個模擬輸 入通道，而且每個通道都支持 CDS（ Correlated Double Sampling 相關(guān)雙采樣）、 RLC （ Reset Level Clamping 復位電平鉗位）、 Programmable Gain（可編程增益放大）和 偏移電壓可調(diào)等功能。 WM8200 芯片的特性 [11] ： 16 位轉(zhuǎn)換精度； 40MSPS 轉(zhuǎn)換速率； 390mW 的最大功耗； 12 供電； 支持 CDS 相關(guān)雙取樣； 9 位可編程增益， 8 位可編程偏置電壓； 4 位可編程鉗位電壓； 8 2 輸出模式、單 8 位輸出模式、 4 位輸出模式可選； 內(nèi)部電壓參考； 串行控制接口。 GINP 28 BINP 27 VRLC/VBIAS 26 VRX 25 VRT 24 VRB 23 AGND1 22 AVDD 21 OP[7]/SDO 20 OP[6] 19 OP[5] 18 OP[4] 17 OP[3] 16 OP[2] 15 RINP 1 AGND2 2 DVDD1 3 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 OEB 4 VSMP 5 RSMP 6 MCLK 7 DGND 8 SEN 9 DVDD2 10 SDI 11 SCK 12 OP[0] 13 OP[1] 14 UA1 WM8214 100nF CA11 100nF CA12 100nF CA13 10nF CA14 1uF CA15 100nF CA16 100nF CA18 100nF CA17 RIN1 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 VSMP1 MCLK1 SEN1 SDI1 SCK1 GIN1 BIN1 75 RA12 75RA11 RSMP1 Ru2_1 nopop Ru3_1 nopop Ru1_1 nopop OP1_0 OP1_1 OP1_2 OP1_3 OP1_4 OP1_5 OP1_6 OP1_7 GND GND GND GND GND GND 100nF CA10 GND RV E F 1 75 RA10 圖 35 WM8200 外圍電路原理圖 基于 FPGA 圖像采集驅(qū)動軟件設計的特點 FPGA 概述 FPGA（ Field Programmable Gate Array），又稱現(xiàn)場可編程門陣列， 是作為專 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 用集成電路（ ASIC）領域中的半定制電路發(fā)展起來的 [12] 。 FPGA 內(nèi)部 CLB 的數(shù)量實際及特性 決定了性能的不同， CLB 是一個有由 4 或 6 個輸入選型電路和觸發(fā)器組成的開關(guān) 矩陣，、選型電路和觸發(fā)器組成（可配置）。）以單端口 RAM、雙端口 RAM、及 FIFO 等常用存儲結(jié)構(gòu)可用 RAM 配置 成。 布線資源的使用與設計的結(jié)果密切相關(guān)，因為在實踐中模塊是之間的連接是 通過布線器自動選擇布線資源完成的，布線資源的選擇時根據(jù)輸入路基網(wǎng)表的拓 18 撲和約束形成的。在 PowerPC 這類平臺上，為了實現(xiàn) SOC 的開發(fā)，可以 按照標準 DSP 處理器及其相關(guān)應進行開發(fā)。 圖 36 FPGA 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 模塊及其功能如下： (1) 可編程輸入輸出單元（ IOB） FPGA 通過 I/O 單元與外部電路相連，因其是按組分類的，能通過軟件的配置 匹配不同電器特性的外部電路，實現(xiàn)輸入與輸出的要求，完成 FPGA 與外部電路 接口的功能。其方式為，先用硬件描述語言對產(chǎn)品進行定義，之 后用 EDA 工具進行綜合，形成目標功能芯片的網(wǎng)表，最后，在確保仿真通過后下 載到目標器件。 2） A/D 驅(qū)動模塊：產(chǎn)生 A/D 芯片所需的時鐘與脈沖，使之在采樣及數(shù)據(jù)輸出 等時鐘及脈沖的作用下，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 2）器件驅(qū)動：為了能讓器件工作，需按照器件手冊的要求，按照器件的時序 提供相應的時鐘與脈沖，主要完成對 CCD 傳感器、 A/D、及 camera link 芯片的驅(qū) 動工作。 reg[3:0] count_t8_ccd。b0011。b0011。 parameter s1_ccd=439。 parameter s5_ccd=439。 parameter s9_ccd=439。 end else25 begin ns_ccd=s1_ccd。 else ns_ccd=s6_ccd。 else ns_ccd=s4_ccd。 end //2nd always block, binational condition judgment CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 always (rst_ccd or cs_ccd or count_t2_ccd or count_t3_ccd or count_t4_ccd or count_t5_ccd or count_t6_ccd or count_t7_ccd or count_t8_ccd or count_t9_ccd or count_linepixel or LineStart) begin if(!rst_ccd) ns_ccd=s0_ccd。 parameter s7_ccd=439。 parameter s3_ccd=439。b10_1010_0101_0010。b1000。b1111_0000。 reg[3:0] count_t4_ccd。 數(shù)據(jù)傳輸模塊 CCD 驅(qū)動模塊 A/D 驅(qū)動模塊 A/D 配置模塊 圖 313 驅(qū)動信號流程圖 CCD CCDCCD CCD A/D A/DA/D A/D Camera link 驅(qū)動模塊 上位機 19 工具實現(xiàn)完成，并提供實例教學講座及演示等）； 可以重新使用設計資源，降低開發(fā)成本并且提高設計質(zhì)量?，F(xiàn)代的系統(tǒng)模塊化的 趨勢越來越明顯，特別是可編程器件的不斷發(fā)展，促進了軟核合影和的結(jié)合的發(fā) 展，能夠通過對成功設計的再利用來提高設計速度，還可以形成 IP 核的形式進行 知識產(chǎn)權(quán)的保護 [2425] 。 FPGA 的 IOB 被劃分為若干個組（ bank），這樣可以方便管理和適應多種電器 標準，接口電壓 VCCO 決定每個 bank 的接口標準，一個 bank 只能對應一個 VCCO。這使得 FPGA 成為實現(xiàn)“少量 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 多品種”以及“產(chǎn)品周期短”市場不可缺少的器件之一 [22] 。 圖 310 典型的 DLL 模塊示意圖 (7) 內(nèi)嵌專用硬核 與嵌入的軟核相對而言還有內(nèi)嵌專用硬核 [19， 20] ，與 ASIC 電路類似。 單片塊 RAM 的容量為 18 kb，是可以根據(jù)需要改變其，但修改后的容量（位寬深 度）不能大于 18 kb。 圖 38 典型的 CLB 結(jié)構(gòu)示意圖 Xilinx 公司定義 Slice 為的基本邏輯單位，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 39 所示，兩個 4 輸入的函數(shù)、算術(shù)邏輯、進位邏輯、存儲邏輯和函數(shù)復用器組成一個 Slice。其編程就是向其內(nèi)部的存儲器寫入數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)其邏輯功能，最后個個 13 WM8200 外圍電路設計 WM8200 采用 SSOP28 封裝 [11] ，具體引腳如圖 33 所示。整個過程僅在 WM8200 內(nèi)部即可完成 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 CCD 的圖像采集軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _碩士學位論文 [11] 。這個參考電壓可以用作 CDS 模式下 CCD 的參考電壓或者 RLC 模式下 CCD 的鉗位電壓。 9 本章小結(jié) 本章對多 CCD 掃描儀的工作原理、光學系統(tǒng)成像原理、重要的性能參數(shù)的進 行了概述，將普通平板掃描儀和大幅面掃描儀在各個方面比較，說明大幅面掃描 儀的特殊之處。 為了解決這個問題，需要先進行總體框架設計，確定各子系統(tǒng)的最佳分配方案； 然后對各子系統(tǒng)進行具體方案選擇，器件選型，開發(fā)方案選擇；最后進行具體的 電路設計和硬件驅(qū)動模塊的編寫。 （ 4） CCD 將 RGB 三色的光信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。 （ 1）分辨率：衡量一個掃描儀最重要之一是看掃描儀的掃描精度，其衡量參 數(shù)是分辨率，即在一英寸的長度上有多少個像素點。因為材料本身不發(fā)光，所以掃描儀是通過材料反射光源的光在 傳感器上成像。 高精度大幅面工程掃描儀作為大數(shù)據(jù)量圖像輸入設備，是數(shù)字化工程中的關(guān) 鍵設備。 掃描儀可以分為兩大類，普通掃描儀和專業(yè)掃描儀分別適用不同的用途。 VI 創(chuàng)建資源文件 ......................................................................................... 71 創(chuàng)建工程文件 ......................................................................................... 71 使用多繼承方式使用 UI 文件 .............................................................. 72 槽函數(shù)的定義和實現(xiàn) ..............