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引言
利用條碼技術(shù)進行精密測量的典型儀器是1990年Leica公司開發(fā)成功的數(shù)字水準儀NA2000，這種光電一體化的新型儀器，具有測量速度快、精度高、操作簡單、讀數(shù)直觀,能自動計算高差、高程，自動記錄數(shù)據(jù)，計算機數(shù)據(jù)處理和容易實現(xiàn)基準測量一體化等諸多特點。國內(nèi)目前對該技術(shù)的研究較少，本文提出了一種基于ST半導體公司的32位高性能處理器STR912FW44X6的測量系統(tǒng)方案。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)由以下幾個部分組成：條碼標尺、光學系統(tǒng)、CMOS圖像采集模塊、STR912主控板、鍵盤與液晶顯示模塊、電源模塊和計算機測試系統(tǒng)。 硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)工作原理如下：帶有精密位置信息的條碼圖像通過光學系統(tǒng)，成像在CMOS圖像傳感器光敏面上，STR912FW44X6處理器對SVI公司的LIS-1024圖像傳感器進行自動曝光控制后，采集圖像信息，經(jīng)過算法處理，獲得條碼帶有的位置信息。
當系統(tǒng)進行高速圖像采集時，STR912FW44X6處理器將采集信號通過以太網(wǎng)接口送往計算機測量系統(tǒng)，進行最終的數(shù)據(jù)處理。
硬件設(shè)計
圖像采集模塊
圖像采集模塊主要由線陣CMOS圖像傳感器(LIS-1024)、運算放大器(TLV2221IDBVR)組成。視頻信號經(jīng)運算放大器放大后傳送到STR912FW44X6主處理器進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像信號。 字串8STR912FW44X6主處理器直接控制圖像采集時序，圖像采集模塊本身并沒有自動曝光功能，對環(huán)境光強的變化需要由主芯片對采集到的圖像信號進行分析，然后通過對圖像傳感器的控制來實現(xiàn)自適應(yīng)環(huán)境光強的功能。
主機板模塊
系統(tǒng)主芯片是基于ARM966E-S核的高性能嵌入式芯片STR912FW44X6，運算速度達96MIPS，支持單周期DSP指令。芯片的系統(tǒng)外圍包括時鐘、復位、電源管理、向量中斷控制器(VIC)、內(nèi)部PLL、RTC、定時器、9個可編程DMA通道和多達80個GPIO。還有8通道10位ADC、3相電機控制器、PWM輸出和多種通訊接口。
芯片內(nèi)建雙組Flash，可利用芯片上任意通訊口實現(xiàn)在系統(tǒng)編程功能。主芯片外接1 片64MB內(nèi)存(芯片ST-M25P64)來擴展存儲空間。
主機板外圍接口
主要有CMOS圖像傳感器接口、RS-232接口、I2C接口和10/100M以太網(wǎng)接口。
CMOS圖像傳感器的接口主要實現(xiàn)對圖象傳感器的自動曝光控制和圖象采集;RS-232接口(芯片SP3222)實現(xiàn)程序下載，與上位機通訊，接受上位機指令控制;I2C接口實現(xiàn)主芯片與鍵盤和液晶顯示模塊之間的通訊;10/100M以太網(wǎng)接口(芯片STE100P)配合計算機軟件實現(xiàn)高速圖像采集。 ARM開*壇
鍵盤與液晶顯示屏模塊
鍵盤模塊選用ATMega48芯片實現(xiàn)鍵盤控制和I2C通訊，以及LCD屏模塊I2C通訊。
軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件的流程如圖2所示。
