【文章內(nèi)容簡介】 60。*d_out_data。unsignedchar*d_bine_out_data。intmain(intargc,char**argv){if(!InitCUDA()){return0。}voiddisplay(){//executefilter,writingresultstopboCUDA_SAFE_CALL(cudaGLMapBufferObject((void**)amp。d_bine_out_data,pbo))。下面兩句調(diào)用kernel函數(shù)，完成后數(shù)據(jù)存放在了d_bine_out_data里。launch_kernel_yuv2rgb720384(d_in_data,d_out_data)。launch_kernel_bine(d_out_data,d_bine_out_data)。CUDA_SAFE_CALL(cudaGLUnmapBufferObject(pbo))。//displayresultsglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)。//loadtexturefrompboglBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER,pbo)。glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,texid)。glTexSubImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,0,0,width,height,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,0)。glBindBuffer(GL_PIXEL_UNPACK_BUFFER,0)。glDisable(GL_DEPTH_TEST)。glBegin(GL_QUADS)。glVertex2f(0,0)。glTexCoord2f(0,0)。glVertex2f(0,1)。glTexCoord2f(1,0)。glVertex2f(1,1)。glTexCoord2f(1,1)。glVertex2f(1,0)。glTexCoord2f(0,1)。glEnd()。glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,0)。glutSwapBuffers()。}voididle(){glutPostRedisplay()。} 圖25 渲染算法示意圖渲染后的實(shí)際效果見圖26圖26渲染后效果圖3 系統(tǒng)組成 電路部分包括解碼器、視頻放大器、PWM調(diào)速調(diào)相控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動器、相位檢測器、LED陣列板、8路視頻采集裝置等組成。本機(jī)采用M52307P芯片（見圖31）把計(jì)算機(jī)圖形適配器送來的體3D像素信號解碼成供LED播放的視頻流數(shù)據(jù)及行、場同步信號，異步消隱信號，同步刷新信號。M52307P解碼芯片是專門為彩色顯示器設(shè)計(jì)的寬帶預(yù)視放芯片。內(nèi)部含有R、G、B三通道放大器，每個(gè)通道都設(shè)有黑電平箝位電路，通過調(diào)節(jié)外元件，可改變放大器的基準(zhǔn)直流電平，用作暗平衡控制。如同步改變RGB三路放大器的基準(zhǔn)直流電平，則可實(shí)現(xiàn)亮度控制。內(nèi)部還設(shè)有對比度控制電路，用來同步改變?nèi)贩糯笃鞯脑鲆?，達(dá)到對比度調(diào)節(jié)的目的。我們把行、場同步信號，異步消隱信號，同步刷新信號分別送至體掃描控制單片機(jī)和行掃描控制單片機(jī)。行掃描控制單片機(jī)負(fù)責(zé)控制LED陣列的縱向刷新率，使其與適配器給出的頻率同步。體掃描單片機(jī)負(fù)責(zé)光柵遮罩桶與適配器給出的刷新頻率同步。時(shí)域復(fù)用場分割技術(shù)將各個(gè)方向的圖像處理結(jié)果分時(shí)疊加在一路RGB信號傳輸通道中，通過分時(shí)解碼器依次解出各個(gè)方向的圖像，與LED旋轉(zhuǎn)陣列相位檢測器同步后，依次投射出空間各方向圖像，可以使海量數(shù)據(jù)傳送使用模擬方式由簡單的幾顆數(shù)據(jù)傳輸線完成，解決了高速數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)傳輸通道帶寬限制的瓶頸。無需使用復(fù)雜的FPGA陣列及眾多的數(shù)據(jù)總線。圖31視頻放大器可以直接接受計(jì)算機(jī)圖形式配卡（顯示卡）信號，把顯示卡輸出的三路RGB視頻信號放大到足夠的幅度和功率，并使之滿足一定的極性條件然后去驅(qū)動LED。以共射共基電路為核心組成視放末級，完成視頻信號的功率放大。其中第二級放大是直接驅(qū)動LED的，因此它的重要性也是不言而喻的，它不僅決定了能否重現(xiàn)圖像，同時(shí)也決定了圖像顯示的效果。這部分電路除了具有視頻信號的放大以外，還有一些附加功能，如對比度調(diào)節(jié)、自動亮度控制（ABL）、亮度調(diào)節(jié)、白平衡調(diào)節(jié)等。因此在控制器上可直接調(diào)節(jié)顯示屏的對比度、亮度、白平衡等參數(shù)。（見圖32）圖3圖32 視頻放大及驅(qū)動電路 PWM調(diào)速調(diào)相電機(jī)部分這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)組件包含一個(gè)PWM調(diào)速調(diào)相模塊、電機(jī)驅(qū)動、控制電路、電源和基本機(jī)械結(jié)構(gòu)。PWM調(diào)速調(diào)相模塊內(nèi)的電機(jī)控制器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動相位和速度。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比例積分微分（PID）控制器的傳遞函數(shù): Gs=KdS2+Kps+Kis (1) 這里Kp，Ki，Kd表示比例增益、積分增益和導(dǎo)數(shù)。該控制器采用光柵碼盤輸出信號作為反饋。通過試驗(yàn)對控制器的增益進(jìn)行調(diào)整，直到PID控制器的運(yùn)行令人滿意為止。，電機(jī)在轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)時(shí)提供200W的有功功率。然而，在常規(guī)運(yùn)用中，電機(jī)允許運(yùn)行于不同速度，最高可達(dá)1800轉(zhuǎn)，可進(jìn)一步提高運(yùn)動物體三維圖像的顯示效果。圖33 電路工作流程圖系統(tǒng)為了得到穩(wěn)定的速度而采用速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)穩(wěn)態(tài)關(guān)系式，可得速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程如下：式中： 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù),它是各環(huán)節(jié)放大系數(shù)的乘積,其中電動機(jī)環(huán)節(jié)的放大系數(shù)為 。1/CTmTlS2+TmS+1KsTsS+1KpR(T1S+1)閉環(huán)系統(tǒng)理想空載轉(zhuǎn)速。閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落。圖34 體掃描系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型圖由圖可見，將電機(jī)調(diào)速裝置按一階慣性環(huán)節(jié)近似處理后，速度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就是一個(gè)三階線性系統(tǒng)。其開環(huán)傳遞函數(shù)為： WS=KTsS+1(TmTlS2+TmS+1)當(dāng)I=0，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：W(S)= =式中 在直流電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)中，主要考慮一下幾點(diǎn)：（1）功能：電機(jī)為單向轉(zhuǎn)動，需要調(diào)速?？梢允褂糜?個(gè)功率元件（三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件）組成的H橋電路，實(shí)現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。（2）性能：對于PWM調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動電路，主要有以下性能指標(biāo)。輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機(jī)。（3）效率：高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路）入手。（4）對控制輸入端的影響：功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實(shí)現(xiàn)隔離。（5）對電源的影響：共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。（6）可靠性：電機(jī)驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。（1）輸入與電平轉(zhuǎn)換部分：輸入信號線由SPD引入，1腳是地線，其余是信號線。注意1腳對地連接了一個(gè)2K歐的電阻。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)分別供電時(shí)，這個(gè)電阻可以提供信號電流回流的通路。當(dāng)驅(qū)動板與單片機(jī)共用一組電源時(shí)，這個(gè)電阻可以防止大電流沿著連線流入單片機(jī)主板的地線造成干擾。或者說，相當(dāng)于把驅(qū)動板的地線與單片機(jī)的地線隔開，實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”。高速運(yùn)放KF347（也可以用TL084）的作用是比較器，轉(zhuǎn)換成接近功率電源電壓幅度的方波信號。KF347的輸入電壓范圍不能接近負(fù)電源電壓，否則會出錯。因此在運(yùn)放輸入端增加了防止電壓范圍溢出的二極管。輸入端的兩個(gè)電阻一個(gè)用來限流，一個(gè)用來在輸入懸空時(shí)把輸入端拉到低電平。不能用LM339或其他任何開路輸出的比較器代替運(yùn)放，因?yàn)殚_路輸出的高電平狀態(tài)輸出阻抗在1千歐以上，壓降較大，后面一級的三極管將無法截止。（2）柵極驅(qū)動部分：三極管和電阻，穩(wěn)壓管組成的電路進(jìn)一步放大信號，驅(qū)動場效應(yīng)管的柵極并利用場效應(yīng)管本身的柵極電容（大約1000pF）進(jìn)行延時(shí)，防止H橋上下兩臂的場效應(yīng)管同時(shí)導(dǎo)通（共態(tài)導(dǎo)通）造成電源短路。當(dāng)運(yùn)放輸出端為低電平（約為1V至2V,不能完全達(dá)到零）時(shí)，下面的三極管截止，場效應(yīng)管導(dǎo)通。上面的三極管導(dǎo)通，場效應(yīng)管截止,輸出為高電平。當(dāng)運(yùn)放輸出端為高電平（約為VCC(1V至2V),不能完全達(dá)到VCC）時(shí)，下面的三極管導(dǎo)通，場效應(yīng)管截止。上面的三極管截止，場效應(yīng)管導(dǎo)通,輸出為低電平。上面的分析是靜態(tài)的，下面討論開關(guān)轉(zhuǎn)換的動態(tài)過程：三極管導(dǎo)通電阻遠(yuǎn)小于2千歐，因此三極管由截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通時(shí)場效應(yīng)管柵極電容上的電荷可以迅速釋放，場效應(yīng)管迅速截止。但是三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止時(shí)場效應(yīng)管柵極通過2千歐電阻充電卻需要一定的時(shí)間。相應(yīng)的，場效應(yīng)管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換到截止的速度要比由截止轉(zhuǎn)換到導(dǎo)通的速度快。假如兩個(gè)三極管的開關(guān)動作是同時(shí)發(fā)生的，這個(gè)電路可以讓上下兩臂的場效應(yīng)管先斷后通，消除共態(tài)導(dǎo)通現(xiàn)象。實(shí)際上，運(yùn)放輸出電壓變化需要一定的時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)放輸出電壓處于正負(fù)電源電壓之間的中間值。這時(shí)兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，場效應(yīng)管就同時(shí)截止了。所以實(shí)際的電路比這種理想情況還要安全一些。場效應(yīng)管柵極的12V穩(wěn)壓二極管用于防止場效應(yīng)管柵極過壓擊穿。一般的場效應(yīng)管柵極的耐壓是18V或20V，直接加上24V電壓將會擊穿，因此這個(gè)穩(wěn)壓二極管不能用普通的二極管代替，但是可以用2千歐的電阻代替，同樣能得到12V的分壓。（3）場效應(yīng)管