介紹一種基于DSP技術(shù)的線陣CCD測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括：線陣CCD傳感器、DSP、顯示模塊及控制電路等四個部分。在講述CCD光采集工作原理和系統(tǒng)工作原理之后，介紹DSP硬件設(shè)計，最后對DSP處理器軟件設(shè)計進(jìn)行陳述。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理器（DSP）；線陣CCD

1 引言
　 電荷耦合器件CCD（charge coupled device）是一種半導(dǎo)體光學(xué)成像器件。自從研制成功以來，由于其體積小、高分辨率、高精度、穩(wěn)定性好、抗震動、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已在工件尺寸測量，工件表面質(zhì)量檢測，物體熱膨脹系數(shù)檢測，以及圖像傳真，攝像機(jī)，智能傳感器等方面得到了廣泛的應(yīng)用，這大大地促進(jìn)了CCD的發(fā)展。人們也相應(yīng)地研究了許多處理CCD信號的方法，如處理線性CCD的小波分析法，重心法等。這些方法對處理CCD信號的處理器提出了很高的要求，尋找滿足這些要求的處理器已成當(dāng)務(wù)之急。數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）是一種具有高速性，實(shí)時性和豐富的芯片內(nèi)部資源的處理器，為人們解決這個難題提供了一條新路。本文將以TMS320LF2407A DSP為例，介紹DSP在線性CCD測量系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)工作原理及過程
　　
　　基于DSP技術(shù)的線陣CCD測量系統(tǒng)主要由線陣CCD、DSP處理器、圖形液晶顯示器、控制電路等幾部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)的工作過程如下：CCD傳感器的光敏單元受光的激發(fā)將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并在驅(qū)動脈沖的作用下輸出。CCD的輸出信號為離散的模擬脈沖序列，在DSP處理器對它進(jìn)行處理之前，須經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換。處理器將模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲器中以便進(jìn)一步處理。最后DSP根據(jù)用戶的要求將處理結(jié)果上經(jīng)圖形液晶顯示器顯示給用戶。

3 硬件組成
      3.1 TMS320LF2407A DSP
　　TMS320LF2407A是TI 公司推出的16位定點(diǎn)DSP。該處理器采用改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)，CPU經(jīng)過專門的硬件邏輯設(shè)計，指令的執(zhí)行采用流水線方式，加上高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)使得TMS320LF2407A DSP具有高度的并行性和實(shí)時性。
　　TMS320LF2407A在片資源豐富，片內(nèi)除有32k字的FLASH ROM，2.5k字的RAM外，還有帶內(nèi)置采樣和保持的10位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），最小轉(zhuǎn)換時間500ns； 兩個事件管理器模塊（每個事件管理器都含有兩個可編程定時器），串行通信接口模塊（SCI），串行外設(shè)接口模塊（SPI），CAN控制器模塊等外設(shè)。此外，該處理器有多達(dá)41個通用.雙向的數(shù)字I/O引腳，用戶可根據(jù)自己的需求進(jìn)行軟件設(shè)置。這些使得該芯片在應(yīng)用上具有極大的靈活性。

3.2 線陣CCD傳感器
　　采用TCD102C線性CCD為例子。它是一二相雙溝道線陣CCD攝像器件，有效光敏單元2048個，光敏陣列長約28.672mm，光積分時間 TSH不小于2084ms，驅(qū)動頻率為1MHz，其占空比為1:3。傳感器內(nèi)部具有采用保持電路。 其工作脈沖時序圖如圖2所示。轉(zhuǎn)移脈沖FSH 的周期即一次光積分的時間大于2084 個T（T為驅(qū)動脈沖的 F R 的周期），高電平時間至少為一個T。F1 、F2 的頻率為F R 的一半。



3.3 顯示電路和外部控制電路模塊
　　由于液晶顯示器（LCD）具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄等諸多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛地應(yīng)用于各種智能型儀器和低功耗電子產(chǎn)品中。因此，本文將以液晶顯示器MG-12232作為線陣CCD測量系統(tǒng)中的顯示模塊。
　　測量系統(tǒng)的控制電路采用控制按鍵，這樣可使系統(tǒng)的硬件電路更為簡單。

4 系統(tǒng)設(shè)計
      4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
      4.1.1 DSP處理器與線陣CCD間的硬件接線
　　由于TCD102C線陣CCD傳感器的光積分時間TSH與入射光的強(qiáng)度，光敏單元的個數(shù)，驅(qū)動脈沖的頻率有關(guān)。為了使系統(tǒng)正常工作，傳感器的驅(qū)動脈沖信號應(yīng)由DSP處理器產(chǎn)生。TCD102C線陣CCD傳感器的工作脈沖有FSH 、F1 、F2 、F R 、FSP ，它們的時序圖如圖2所示。從圖2中線陣CCD傳感器的驅(qū)動脈沖的分析可知，傳感器的驅(qū)動脈沖都為周期性方波但周期和占空比不同。LF2407A DSP 處理器的片內(nèi)含有兩個事件管理模塊EVA和EVB，每個事件管理模塊包括通用定時器、比較單元等電路。DSP處理器的通用定時器具有比較操作功能，每個通用定時器都有一個相關(guān)的比較寄存器TxCMPR 和一個PWM輸出引腳TxPWM 。定時器的值總是與相關(guān)的比較寄存器的值進(jìn)行比較，當(dāng)定時器的記數(shù)器的值與比較寄存器的值相等時，就產(chǎn)生了比較匹配。如果比較使能的話，相應(yīng)的引腳的輸出將發(fā)生跳變，且跳變的極性可由用戶通過軟件進(jìn)行設(shè)置。可見利用片內(nèi)事件管理器資源產(chǎn)生脈沖控制信號并經(jīng)DSP的引腳輸出至CCD傳感器的驅(qū)動電路引腳的方法，使得系統(tǒng)的硬件電路大為簡化。

　　在該系統(tǒng)設(shè)計中，定時器T3，T4，T1 ，T2分別用于產(chǎn)生光積分脈沖FSH ，驅(qū)動脈沖F1 、F R 、 FSP ，F(xiàn)1經(jīng)反相器后變可得到 F2。CCD傳感器的輸出光積分信號直接送DSP處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入引腳ADCIN00。CCD傳感器與DSP處理器間