数字水准仪采集处理系统研究

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1、基于DSP数字水准仪采集处理系统研究1，21方洪浩，常何民（1．中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710119；2.中国科学院研究生院，北京100039）摘要：介绍了数字水准仪数据采集和处理系统的原理与设计，设计一种基于定点DSPTMS320VC5402的信号采集与处理系统，该系统应用了美国德州仪器（TI）公司生产的8位半闪速结构模数转换器，采用FIFO技术进行缓存，CPLD实现控制逻辑,EZ-USB外围接口器件实现串行通信。并介绍了系统的硬件结构和软件编程思想及实现方法。实践证明了该方案的可行性。关键词：数字水准

2、仪；线阵CCD；数据采集；边缘检测；TLC5510；先进先出存储器中图分类号：TP302文献标识号：BResearchingAcquisitionandProcessingSystemofDigitalLevelbasedonDSP-chips1,21FangHong−hao,ChangHe−min(1.Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMachines,ChineseAcademyofScience,Xi’an710119;2.GraduateSchoolofChineseAcade

3、myofScience,Beijing,P.R.China100039)Abstract：Theprincipleanddesignofdataacquisitionandprocessingsystemfordigitallevelareintroducedinthispaper.AdataacquisitionandprocessingsystembasedonfixedpointDSPTMS320VC5402isdesigned.ThesystemusestheTI8-bitanalog-to-digitalco

4、nverters(ADCs)thatutilizeasemiflasharchitectureandusesFIFOtechnologyforcache,CPLDforthelogiccontrol,EZ-USBperipheralequipmentforserialcommunication.Thehardwarearchitecture,programideaandhowtoimplementofthesystemareintroducedtoo.Theexperimentprovesfeasibleofthesc

5、heme.Keywords：digitallevel;linearCCD;dataacquisition;edgecheck;TLC5510;FIFO1引言数字水准仪是集光机电、计算机和图像处理等高新技术为一体的高科技产品，它采用条纹编码标尺和电子图像处理原理，用线阵CCD替代观测员的肉眼，将望远镜像面上的标尺成像转换为数字信息，再利用数字图像处理技术来识别标尺条码进而获得标尺读数和视距。本文设计的数字水准仪采集处理系统是以TI公司的TMS320VC5402DSP为核心，Altera公司生产的一款主流芯片MAX7000

6、S系列CPLDEPM7128作为整个系统的综合逻辑控制，完成对CCD的输出信号的采集与处理。系统采用美国TI公司生成的新型模数转换器件（ADC）TLC5510实现对高分辨率线阵CCD输出信号的数据采集，并将采集结果传给DSP，在DSP中采用数字滤波、边缘检测等数字图像处理技术对采集数据进行数据处理，提取条码边缘，再根据几何光学物象比的关系，求出视距和视线高读数。该系统的重要器件包括TMS320VC5402DSP，CPLDEPM7128，TLC5510,FIFO,USB外围接口器件等，并介绍了实现实现采集和处理的软件设计

7、方法。2硬件电路设计及工作原理该系统以DSPTMS320VC5402（以下简称5402）为核心，CCD信号经前端调理电路后，进入TLC5510进行模/数（A/D）转换，由于A/D转换的速度要比DSP的运行速度慢，所以先进入FIFO存储器进行缓存，采集到一定量的数据后再进入DSP进行分析处理，处理完的数据可以通过人机交互实时显示视距和视线高读数，DSP所需各种状态信息的获取，都通过复杂可编程逻辑器件CPLD实现。并且可以使用EZ-USB外围接口芯片，通过USB口方便地与微机进行通信。系统方案框图如图1所示。计算机EZ-U

8、SB显示CCDCCD滤波A/DFIFODSP驱动放大键盘CPLD图1系统总体方案框图Fig.1Systemblockdiagram2.1系统核心芯片TMS320VC5402数字信号处理器是整个硬件系统的核心，它不但控制着整个数据采集系统的工作流程，还负责对CCD信号进行处理，以及与PC机和外部系统之间的数据通信。作为DSP家族高性