發(fā)布時(shí)間：2025-01-17 17:18

　　 針對(duì)特定的多通道光譜采集要求,設(shè)計(jì)一套使用線陣CCD TCD1304的多通道光譜采集電路系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STM32F407為主控芯片,由多通道16位精度的ADS8555芯片完成對(duì)CCD輸出信號(hào)的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換,采用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)完成CCD時(shí)序與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)序驅(qū)動(dòng),最終通過串口與上位機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)時(shí)顯示采集光譜數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,在同等噪聲水平下,CCD的積分時(shí)間為1s,以四通道采集進(jìn)行有效性驗(yàn)證,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四通道的光譜采集及數(shù)據(jù)傳輸,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求�；�于FPGA與STM32的光譜采集系統(tǒng)不僅具有良好的驅(qū)動(dòng)CCD工作能力,而且具有較好的光譜采集效果,精度高、數(shù)據(jù)傳輸量大,可拓展到其它型號(hào)的CCD,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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【部分圖文】：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在應(yīng)用到多通道CCD時(shí)，F(xiàn)PGA輸出時(shí)序可經(jīng)過分線器輸出多路CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序，本系統(tǒng)使用4路CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序同時(shí)工作，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)采集4通道CCD的輸出數(shù)據(jù)。最終經(jīng)過STM32的DMA(DirectionalMemoryAccess，直接內(nèi)存訪問）觸發(fā)接收到的4路采集數(shù)據(jù)....

圖2 CCD工作驅(qū)動(dòng)時(shí)序

系統(tǒng)采用TOSHIBA公司的TCD1304DG線陣CCD傳感器。該型號(hào)CCD具有靈敏度高、暗電流低的優(yōu)點(diǎn)，具有3648個(gè)像素，需要3路驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)ΦM、ICG、SH，其中ΦM為主時(shí)鐘脈沖信號(hào)，ICG是積分控制信號(hào)，SH是轉(zhuǎn)移柵信號(hào)[14]。CCD有兩種驅(qū)動(dòng)模式：(1)一個(gè)CCD采....

圖3 TCD1304驅(qū)動(dòng)時(shí)序

為使CCD正常輸出采集信號(hào)，應(yīng)保證FPGA輸入正確的CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)序。本設(shè)計(jì)中的TCD1304DG有較為嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)時(shí)序：ICG下降沿要求比SH上升沿至少提前100ns，以保證在電荷轉(zhuǎn)移之前光敏元件和模擬移位寄存器能夠?qū)�通，使光敏元件接收到光�?qiáng)信號(hào)而產(chǎn)生的光生電子全部進(jìn)入模擬移位寄存....

圖4 AD并行讀數(shù)時(shí)序

系統(tǒng)采用TexasInstruments公司的ADS8555模數(shù)轉(zhuǎn)換AD芯片，該型AD支持6通道采樣，16bit高精度，高速采集低功耗，并且有串行和并行兩種輸出工作模式。對(duì)于并行輸出模式只需兩種時(shí)序就可使其工作，分別是轉(zhuǎn)換選通時(shí)序CONVST＿X和讀出時(shí)序RD，如圖4所示。其中....

本文編號(hào)：4028313