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引言
利用條碼技術(shù)進(jìn)行精密測(cè)量的典型儀器是1990年Leica公司開(kāi)發(fā)成功的數(shù)字水準(zhǔn)儀NA2000，這種光電一體化的新型儀器，具有測(cè)量速度快、精度高、操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)直觀,能自動(dòng)計(jì)算高差、高程，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和容易實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)測(cè)量一體化等諸多特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)該技術(shù)的研究較少，本文提出了一種基于ST半導(dǎo)體公司的32位高性能處理器STR912FW44X6的測(cè)量系統(tǒng)方案。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：條碼標(biāo)尺、光學(xué)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(jì)算機(jī)測(cè)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(guò)光學(xué)系統(tǒng)，成像在CMOS圖像傳感器光敏面上，STR912FW44X6處理器對(duì)SVI公司的LIS-1024圖像傳感器進(jìn)行自動(dòng)曝光控制后，采集圖像信息，經(jīng)過(guò)算法處理，獲得條碼帶有的位置信息。
當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行高速圖像采集時(shí)，STR912FW44X6處理器將采集信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)接口送往計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)處理。
硬件設(shè)計(jì)
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(yùn)算放大器(TLV2221IDBVR)組成。視頻信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后傳送到STR912FW44X6主處理器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)。 字串8STR912FW44X6主處理器直接控制圖像采集時(shí)序，圖像采集模塊本身并沒(méi)有自動(dòng)曝光功能，對(duì)環(huán)境光強(qiáng)的變化需要由主芯片對(duì)采集到的圖像信號(hào)進(jìn)行分析，然后通過(guò)對(duì)圖像傳感器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)環(huán)境光強(qiáng)的功能。
主機(jī)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(yùn)算速度達(dá)96MIPS，支持單周期DSP指令。芯片的系統(tǒng)外圍包括時(shí)鐘、復(fù)位、電源管理、向量中斷控制器(VIC)、內(nèi)部PLL、RTC、定時(shí)器、9個(gè)可編程DMA通道和多達(dá)80個(gè)GPIO。還有8通道10位ADC、3相電機(jī)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(shí)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(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)空間。
主機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)圖象傳感器的自動(dòng)曝光控制和圖象采集;RS-232接口(芯片SP3222)實(shí)現(xiàn)程序下載，與上位機(jī)通訊，接受上位機(jī)指令控制;I2C接口實(shí)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(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)高速圖像采集。 ARM開(kāi)*壇
鍵盤與液晶顯示屏模塊
鍵盤模塊選用ATMega48芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤控制和I2C通訊，以及LCD屏模塊I2C通訊。
軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件的流程如圖2所示。
