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    2019-07-08基于DSP技术和FPG-A器件构造空间太阳望远镜星载图

      基于DSP技术和FPG-A器件构造空间太阳望远镜星载图像处理系或单由FPGA/CPLD器件等方式构成。采用DSP阵列构成的图像处理系统,其优点是处理功能可以通过软件灵活修改,其缺点主要有功耗大、体积大、成本高;采用单由FPGA/CPLD等可编程器件构成的系统,可以避免DSP阵列系统功耗大、体积大的缺点,并可以根据系统要求,在硬件构造上作灵活的配置,但对于复杂的算法,其设计复杂度急剧上升。正因为如此,当前很多设计选择DSP加FPGA/CPLD的结构来构造图像处理系统。本空间太阳望远镜星载图像处理系统,正是一种基于DSP和FPGA构造的图像处理系统。本文讨论了系统的功能任务、系统结构、FPGA设计的逻辑模块、DSP的软件结构和原理样机的实验结果。

      系统的外围接口如图1。处理系统接收来自CCD单元的图像数据和同步信号,同时向CCD单元提供复位、曝光开始、数据读出等控制信号;CEU是一个管理机,管理和控制CCD单元、图像处理单元和压缩单元,CEU单元向图像处理系统发送各种命令,如CCD标定、正常的观测测试及观测数据处理所需要的数据,如观测模式、时间等;系统将处理完成的数据送到压缩单元进一步压缩。

      图像处理系统的任务是接收CCD传来的图像和同步信号,进行图像积分、辐射校正、几何校正、磁图偏阵计算和图像格式化,然后把数据送到压缩单元进行压缩。

      (1)图像积分:也就是图像的多帧叠加,其目的是提高信噪比和消除图像的时间相关性以压缩数据量。空间太阳望远镜有三个观测模式,分别是爆发模式、活动区模式和宁静态模式。经计算,三种观测模式下图像积分的帧数分别是:4帧、24帧、240帧;每个模式又顺次观测六个分量,六个分量分别是:SV1、SV2、SQ1、SQ2、SU1、SU2。爆发模式的观测时间是30s。30s的时间是这样安排的:每个分量连续采集4帧,每秒一帧,然后1s进行偏振光学元件的切换,如此直到六个分量观测完毕。活动区模式由6个连续的爆发周期构成,观测时间是3min;而宁静态模式又是10次活动区模式周期构成,观测周期是30min。

      (2)图像的辐射校正:图像由于受到大气扰动、传感器自身特性、宇宙射线等辐射的影响,图像的质量会产生退化,必须进行辐射校正。主要考虑CCD的校正(暗流、偏置、平场)和条纹斑点的消除两个方面。

      (3)图像的几何校正:图像的几何校正,成像过程中引起的几何畸变的校正;由于系统或随机因素造成图像产生几何畸变,必须进行校正。考虑图像漂移的校正,采用相关技术,求出活动图像相对于参考图像的的漂移量,再采用线性内插累加的方式,实现漂移前后图像的积分问题。根据太阳米粒的存活寿命,几何校正只对宁静模式观测进行,并且是以3min作为校正时间间隔。

      (4)图像的偏振计算:空间太阳望远镜主要进行太阳磁场测量,磁图的偏振归算也是重要任务之一。磁场图像的归算还可以是数据量压缩1.5倍。

      (5)图像格式化:给图像加上图像头,应包括:仪器号、时间、观测模式、观测分量等。

      系统的硬件结构框图如图2。FPGA中的硬件模块,包括积分单元、多路开关单元、两个SDRAM控制器和串口控制器。DSP的所有总线都伸入到FPGA内部。存储器由两个SDRAM单元和一个SRAM单元构成,SRAM只供DSP使用。系统接收CCD传来的图像,在积分单元进行图像积分,积分就绪的图像再由DSP进行辐射校正、几何校正、偏振计算和图像格式化等操作,最后通过DSP的片上串口将图像送到压缩单元。通过串口单元系统与管理机单元通信,接受管理和控制。由于图像积分与DSP的数据处理、数据传送是同时并行进行的,因此积分器和DSP必须采用相互独立的存储区。为了避免图像在积分器和DSP的存储区之间来回进行图像传送,在设计中采用多路开关进行存储区乒乓方式切换。

      FPGA内部设计的逻辑模块主要包括图像积分单元、通路选择单元、异步通用串口(UART)单元、两个SDRAM控制和其它附加逻辑。下面分别介绍各块的结构,由于SDRAM控制器和串口单元(UART)均采用IP核实现,这里不作详细介绍。

      积分单元主要完成如下功能:(1)按给定的时序接收CCD的图像,并保存在寄存器中;(2)积分地址产生;(3)存储器控制;(4)积分操作;(5)积分扩展位清零,当每个分量的第一帧图像接收时,无须积分,但必须把存储器的高位(积分扩展位)清零,其它情况不必清零;(6)每帧图像积分结束,产生Irq信号中断DSP,以便由DSP进行工作安排。

      积分单元的逻辑框图如图3,其输入输出如下:(1)CCD输入数据(CCD data),同步信号——点同步(ps)、行同步(ls)、帧同步(fs);(2)DSP数据、地址和控制总线,irq是积分单元发给DSP的中断信号;(3)与存储器连接的数据、地址和存储器控制总线——data, mctrl, addr;(4)控制CCD的信号线——reset、start、read。

      图3充色的方框是DSP存储器地址映射的寄存器,用于对积分单元进行控制和对DSP数据处理状态进行标识;无充色的方框则是积分单元的硬件结构,从CCD送来的数据通过数据寄存器(OP1),作为寄分的第一个操作数,从存储器送来的数据通过数据寄存器(OP2)作为积分的第二个操作数;从CCD送来的同步信号,送到帧内地址发生器,作为地址产生信号,并生成存储器需要的控制信号;CCD送来的OP1被寄存,同时产生地址从内存中取出要进行积分的操作数OP2,北京赛车滚雪球然后在点同步信号的下降沿,进行积分运算并存回存储器。

      多路开关单元如图4所示。本单元的功能是完成积分总线INT bus和DSP bus与SDRAM1和SDRAM2乒乓连接结构的切换。切换包括三大总线:数据、地址和控制总线。切换通过一位切换控制信号实现,控制信号是DSP地址映射的一个一位寄存器,由DSP控制乒乓切换。

      软件部分包括系统软件框架和各处理软件模块、中断服务程序等;程序的流程和数据处理控制,都依赖于由DSP地址映射的寄存器的状态。

      这一组寄存器都是在FPGA中实现的。作业(指令)采用16位寄存器,由于DSP地址空间较大,为了方便编程,寄存器不采用拼位的方法。系统的工作 受CEU的控制。CEU发送过来的指令格式如图5(a),其中DT表示CEU传来的数据类型,00表示数据、01表示观测指令、10表示CCD标定、11表示自测。接收时,若是命令则直接写到JOB或放入命令队列;若是数据,根据类型存放到相应的位置。Parameters是各种工作状态参数,如待机/自测要求的参数、测试的要求(内容、测试选择)、响应信息要求、观测模式和次数、CCD标定要求的参数、标定的内容等,以便于DSP查看。

      如图5(b),当CEU送来命令DT=01时,即为观测命令。观测作业的格式如:00表示无作业待机、01表示观测指令、10表示CCD标定、JT=11表示自测;mode是当前观测模式标志,001表示爆发模式、010表示活动区模式、100表示宁静模式;Observ_Num是连续观测同一种模式的次数标志。

      (1)作业类型寄存器(JOB):标识系统工作内容(作业类型),如CCD标定、观测、自测试等;(2)模式寄存器(MODE):标识观测的模式,爆发模式、活动区模式、宁静模式;(3)观测次数寄存器(OBSN):用于保存一次作业的观测次数;(4)宁静态的观测次数寄存器(RESTN):只用于宁静模式的观测,当为宁静态模式时,用它来标志3min观测的次数;(5)帧计数器(FRMN):用于计数爆发模式、活动区模式及宁静模式下的前24帧图像,以便用于高位清零信号生成和地址高位生成;(6)SW电路控制寄存器(SWCTRL):控制多路开关的切换;(7)reset寄存器(FRST):用于DSP控制FPGA中INT单元的时序逻辑复位,每次观测结束,必须复位一次;(8)清零标识寄存器(ZERO):由DSP根据FRMN的值修改它,以实现高位的清零任务;(9)分量寄存器(COMPO):由DSP根据FRMN的值修改它,以实现高位地址的形成;(10)作业结束寄存器(END):当一个作业结束时,用次寄存器进行标志,以便将程序的PC跳到作业检查入口;(11)数据状态寄存器(DAST):DSP存储区数据状态标识:没有数据、爆发模式的待处理数据、活动区模式的待处理数据、宁静模式的待处理数据、宁静模式处理好数据及待送出数据等。DSP根据数据状态和观测模式,可以进行相应的处理;(12)相关数据状态(CORR):标识相关运算用的数据的状态。

      DSP的SYSCON寄存器的15~12位(MSIZE),可以设置以MS0~MS3作为片选信号时,每个分组的空间大小。其公式为:MSIZE=log2(块大小)-13;取每个块的大小为16MB,因此MSIZE=1011。

      ·MS0——数据空间:0040,0000H~13F,FFFFH;数据是倒序放置的,最后一个单元放第一个数据;其中:

      ·未分组空间:4040,0000~FFFF,FFFF所有存储器映射的寄存器。

      DSP的主程序框架如图6。系统初始化后,进行作业查询,根据查询结果,进行相应的处理任务(CCD标定、自测试、观测)。图6中仅以观测作业为例进行说明。进入观测后,首先由DSP对积分单元作相应的设置,设置完成后,积分器开始单独地积分工作;DSP接着查询本次观测是否结束,若结束回到作业查询,否则判断存储器中数据的 状态,根据数据状态,进行相应的处理;处理就绪的数据根据FLAG0的标志,可以向压缩单元传送数据。三种模式下的图像处理程序流图如图7,图7中ccdst( )是图像辐射标定子程序,format()是格式化子程序,内插运算采用线性内插方法,相关运算采用FFT和逆FFT方法。

      除了主程序和数据处理程序外,DSP还有一个重要的中断子服务,就是积分单元每帧图像积分完毕的中断服务程序,其流程框图如图8。它根据积分的图像帧数和观测模式,判断观测是否结束,根据不同的情况设置积分器中相应的寄存器,-这些寄存器控制着积分器的工作行为和DSP的数据处理方法。图8中参考图像和活动图像的获取是在采集到的2048×1024图像的中心,获取256×256的子块,也就是说,相关运算是在两帧256×256的图像之间进行的;对于图像传送操作,考虑到宁静模式的数据处理,要求的存储器比爆发和活动区模式要大一倍。为了不把存储器设计得太大,对于宁静模式,不再采用乒乓存储器切换的结构,而是在数据就绪时,利用光学仪器调整的1s时间,将积分就绪的图像传到DSP的工作区内。

      原理样机的研制过程中,DSP器件是AD公司ADSP21060,开发平台采用VisualDSP2.0。FPGA器件选用Xilinx公司100万门的Virtex II系列器件,开发平台采用ISE6.2。已完成的地面样机达到了合同的要求。用(接上页) DSP硬件仿真器对样机作了软硬件测试,首先对各接口进行了测试,在保证数据可以正确地接收和发送后,测试系统的功能。这些测试均在一个专门开发的地面支持系统测试平台上进行。经过单元测试,再与其它单元接在一起进行系统级的联调和系统级测试。结果表明达到设计目标,可以按要求完成系统的各项功能。

      与中国移动退掉3G保留2G/4G不同,中国联通的3G还将保留相当长的一段时间,当前要任务重点是把2G网络升级到4G网络。从2018年上半年开始,中国联通部分省市已经开始2G退网。中国联通通过免费更换手机卡,赠送体验流量、登网优惠购机等优惠活动,协助2G用户向4G迁转。

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      近日有外媒报道,Intel计划出售旗下8500项网络技术相关专利。Intel抛售的8500项专利中,大概6000项专利涵盖3G、4G与5G网络技术标准,1700项专利则与无线项专利则涵盖半导体与电子设计相关技术。

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      在上图中,最左边是一部3G手机,最右边是一部5G手机,央视财经记者同时打开三部手机的测速软件,三部手机同时跑了起来。5G手机每秒的下载速度迅速超过500兆,4G手机大概每秒70兆, 3G大概每秒14兆。5G手机每秒的下载速度迅速超过500兆,4G手机大概每秒70兆, 3G大概每秒14兆。同样的5G网络环境下,5G手机的下载速度几乎是4G手机的10倍。同样的5G网络环境下,5G手机的下载速度几乎是4G手机的10倍。

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      1、必备资料 github AMR 开源库 :用心把这个项目看一遍,对于我下面说的话,可以忽略啦,代码是最好的文章,哈哈~~

      动力方面全新 Vantage AMR 会继续使用 Mercedes-AMG所提供 4.0 升 V8 双涡轮增压引擎,动力或许会微幅上涨,底盘则可能跟着进行调整。上一代 Vantage AMR 推出时已经处于该世代尾声,而且车价上涨不少,因此采取限量贩售是最聪明的做法。然而新的 Vantage AMR 则在大改推出不久后跟着曝光,是否还会继续玩限量还有待观察。

      值得一提的是,该校利用校史馆的展柜,展示了我国从第一代的“大哥大”到“3G手机”的各个阶段最具代表性的几十款手机,让大家真切感受到新中国邮电通信事业发生的翻天覆地的变化。全国主流网络融媒体主编、记者们纷纷驻足拍照、感叹,“这个专题展很有个性和意义,可以看出学校发展的脚步一直紧紧跟随着新中国邮电通讯事业的发展速度,非常具有邮电信息化特色,也彰显了重庆邮电大学校史馆的个性。”

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