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高速高精度分光光谱测色头控制系统设计

作　者: 王进鑫
导　师: 吴自力
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 分光测色仪 CY7C68013A FPGA 多线程 线阵CCD驱动器
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要


通用色彩管理系统有着广泛的应用空间,为图像色彩的真实还原提供了完美的技术支持。而作为建立色彩管理系统的基础部件,分光测色仪更是设备彩色特性检测不可或缺的重要测量仪器。目前,世界上仅德、美等少数国家有能力生产出高性能的分光测色仪,而在国内,此项技术仍然在不断的研究开发中。本课题的研究,旨在研制我国自己的高性能分光测色仪,填补国内此项空白。本文针对目前分光测色仪速率低、成本高的缺陷,提出了一种基于高速USB2.0、FPGA及集成CCD像素处理器结构的高速、高精度分光测色仪的设计方案：通过线阵CCD驱动及采集电路的设计,实现了测试样本光谱信息的数字化；通过对CCD采集及处理逻辑IP核的设计,实现了CCD输出数据的动态校正及高速传输,提高了光谱信息数字化的精度；通过EZ-USB的电路设计、固件开发,实现了测试数据的高速上传；最后,通过上层仿真应用程序的设计,实现了对分光测色仪控制功能的测试。测试结果表明,设计功能正确,达到设计要求。基于高速USB2.0、FPGA及集成CCD像素处理器结构的分光测色仪的设计,不仅实现了高速、高精度的光谱信息采集,而且还简化了控制器的结构、增强了功能设计的灵活性,具备高性价比、易二次开发等特点。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 引言  7-8
  1.2 分光光谱测色原理  8-9
  1.3 本文的主要研究内容及章节安排  9-11
第二章 分光光谱测色头控制系统的总体方案设计  11-17
  2.1 分光光谱测色头简介  11-12
  2.2 分光光谱测色头控制系统功能需求  12
  2.3 分光光谱测色头控制系统的总体方案设计  12-15
    2.3.1 控制系统总体结构  12-13
    2.3.2 FPGA内功能模块划分  13-15
    2.3.3 控制系统工作流程  15
  2.4 本章小结  15-17
第三章 光谱信号数据采集模块设计  17-37
  3.1 器件选型  17-25
    3.1.1 线阵CCD传感器  17-19
    3.1.2 线阵CCD驱动器LM98714  19-24
    3.1.3 FPGA芯片选型  24
    3.1.4 缓存芯片简介  24-25
  3.2 光谱信号采集模块硬件电路设计  25-29
    3.2.1 光谱信号数字化电路设计  26
    3.2.2 FPGA外围电路设计  26-28
    3.2.3 SRAM缓存电路设计  28-29
  3.3 光谱数据采集控制逻辑的设计与实现  29-35
    3.3.1 SPI接口控制模块  30-31
    3.3.2 动态校正及SRAM高速缓存控制模块  31-35
  3.4 光谱数据采集模块工作流程  35-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 USB2.0数据传输模块的设计与实现  37-53
  4.1 CY7C68013A简介  37-41
    4.1.1 CY7C68013A芯片特性  37-38
    4.1.2 CY7C68013A芯片接口  38-40
    4.1.3 CY7C68013A芯片端点缓冲区  40-41
  4.2 USB接口硬件电路设计  41-44
  4.3 数据传输控制逻辑的设计与实现  44-47
    4.3.1 FPGA FIFO缓存控制模块逻辑设计  45
    4.3.2 USB接口控制模块逻辑设计与实现  45-47
  4.4 固件程序的设计与实现  47-52
    4.4.1 EZ-USB FX2固件框架  48-49
    4.4.2 固件程序设计  49-52
  4.5 光谱信号数据传输模块工作流程  52
  4.6 本章小结  52-53
第五章 USB驱动与测试应用程序的设计实现  53-67
  5.1 USB通用驱动程序简介  53-55
  5.2 上位机测试应用程序设计与实现  55-61
    5.2.1 CYAPI控制函数类  55-56
    5.2.2 测试应用程序工作流程  56-57
    5.2.3 测试应用程序编程实现  57-61
  5.3 实验  61-66
    5.3.1 功能测试  61-63
    5.3.2 速度测试  63-66
  5.4 本章小结  66-67
总结与展望  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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