WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра оптико-электронных приборов и систем С.Н.Ярышев Электронные компоненты, выбор элементной базы и поиск информации в сети Internet часть вторая Электронные компоненты для систем технического зрения и цифровой обработки изображений Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования Санкт-Петербург 1999 2 УДК 681.78 Ярышев С.Н. Электронные компоненты, выбор элементной базы и поиск информации сети Internet. Часть вторая. Электронные компоненты для систем технического зрения и цифровой обработки изображений. Учебно-методическое пособие для курсового и дипломного проектирования. - СПб, 1999.

Приводятся сведения об электронных компонентах, которые используются в системах технического зрения и для цифровой обработки изображений. Описываются способы поиска информации в области производства электронных компонентов по сети Internet.

Для студентов оптических и оптоэлектронных направлений и специальностей.

Утверждено к изданию Ученым Советом ФОИСТ Санкт-Петербургский Государственный Институт точной механики и оптики (технический университет), 1999 С.Н.Ярышев, 1999 3 Содержание Введение Дополнительные сведения о возможностях Internet для получения информации Многоэлементные фотоприемники Микросхемы программируемой логики Микропроцессоры и микроконтроллеры Специализированные микросхемы для систем технического зрения Заключение 4 Введение После выхода учебного пособия «Электронные компоненты, выбор элементной базы и поиск информации в сети Internet», вышедшего в 1998 году, автор получил многочисленные отзывы от преподавателей и студентов. В целом издание вызвало интерес, но в связи с тем, что оно посвящено быстроразвивающейся отрасли, часть разделов постоянно требует существенного дополнения. Кроме того, некоторые разделы потребовали более детального освещения, так как они наиболее часто используются студентами при курсовом и дипломном проектировании. В связи с этим было принято решение о выпуске второй части этого учебного пособия с учетом вновь появившейся информации о новых электронных компонентах, а также о тех изделиях микроэлектронной техники, которые по мнению автора, могут иметь наибольший интерес у студентов в процессе работы над курсовыми и дипломными проектами. В первую очередь это касается информации по линейным и матричным твердотельным фотоприемникам и микросхемам их поддержки, компонентам, входящим в системы технического зрения, в том числе микросхемы аппаратного сжатия, а также элементам, позволяющим минимизировать число компонентов в электронной схеме, таким как современные микроконтроллеры и программируемые логические матрицы. При этом, технически сложные компоненты освещены более подробно, чтобы можно было получить достаточное представление об их достоинствах.

Дополнительные сведения о возможностях Internet для получения информации Несмотря на разнообразный внешний вид WEB-страниц, базы данных на серверах большинства известных фирм-производителей построены примерно одинаково. Рассмотреть это построение можно, скажем, на примере сайта фирмы Analog Devices. Итак, набрав в строке браузера адрес www.analog.com мы попадаем на стартовую страницу сайта фирмы. Помимо самой общей информации имеются система поиска по различным признакам, раздел новостей и раздел технической поддержки. Как правило, все разделы имеют перекрестные ссылки.

Если вы точно знаете название электронного компонента, то его можно непосредственно набрать в строке поиска. После запуска поисковая машина выдаст вам результат по вашему запросу. Обычно это информация обо всех файлах и разделах так или иначе связанных с выбранным вами электронным компонентом. Далее, уже исходя из типа необходимой вам информации вы просматриваете уже более подробно результаты поиска.

В случае, если название компонента вам точно не известно, но известно его назначение и, хотя бы приблизительно, основные параметры, то следует воспользоваться древовидной структурой типов элементов, выпускаемых фирмой, которая вас постепенно выведет к нужным изделиям. Такой поиск, естественно, занимает больше времени, однако он очень полезен, так как у вас имеется возможность ознакомиться с многими компонентами, которые удовлетворяют вашим требованиям и выбрать из них лучший.

Бывает полезно заглянуть в раздел новостей, где фирма представляет свои последние разработки. Быть может именно они вас устроят больше всего.

Информация об электронных компонентах обычно представляется в виде кратких аннотаций и таблицы основных параметров, которые выполнены в виде html-файла и доступны для просмотра непосредственно браузером (например Internet Explorer). На основе этой информации обычно делается вывод о том, имеет ли смысл изучать этот компонент более детально. В случае, если вам требуется более детальная информация по компоненту, то на этих страницах всегда есть ссылки на полное техническое описание (Data Sheet), руководство по применению (Application Notes или User’s Manual), а также примеры использования.

Как правило эта более подробная информация представляется не в виде html-страницы, а в виде файла специального формата, который представляет документ в страничном виде, удобном как для просмотра на экране, так и для печати на принтере. Фактически, это книги и статьи в привычном для нас виде.

Этот формат предложен фирмой Adobe, а чтение его осуществляется с помощью программы Adobe Acrobat. Все файлы этого формата имеют расширение pdf.



Программа Adobe Acrobat распространяется свободно. Ее можно скачать непосредственно с сервера фирмы www.adobe.com после заполнения небольшой формы запроса.

Следует отметить, что документы, содержащие подробную информацию о компонентах, могут иметь большое число страниц. Например, руководства по применению микроконтроллеров, часто занимают более пятисот страниц. Более простые микросхемы имеют описания обычно от десяти до пятидесяти страниц.

Все зависит от сложности изделия и многообразия его режимов и функций.

Формат pdf имеет свойство значительного сжатия информации. Тем не менее размеры файлов могут достигать нескольких мегабайт. При этом, посмотреть документ можно только в том случае, если вами скачан весь файл целиком.

Получение больших файлов обычно сопряжено с большой потерей времени. Даже в случае хорошей связи с провайдером этот процесс может потребовать несколько десятков минут. За это время могут возникать временные разрывы связи, которые могут привести к искажениям информации и в результате к невозможности открытия полученного файла.

Поэтому для получения больших файлов целесообразно воспользоваться специальными программами, поддерживающими многократное восстановление связи, например REGET или GETRIGHT. Эти программы позволяют скачивать файлы даже в случае многократного выключения компьютера. Единственным условием является возможность поддержки многократной докачки со стороны сервера, что в большинстве случаев имеет место.

Следует иметь ввиду, что для обоснованного выбора того или иного компонента иногда требуется просмотреть большое число таких документов.

Для этого эти все документы необходимо скачать с сервера фирмы. Это может занять очень много времени в режиме онлайнового доступа в сеть, что часто сопряжено с большими расходами.

Есть другой путь. Большинство известных фирм-производителей не жалеет средств для предоставления информации потенциальным покупателям их продукции. В частности, с помощью средств Internet можно заказать краткую информацию и детальную информацию в виде справочников-книг и в виде CDROM. Такая информация практически всегда предоставляется бесплатно, причем, в случае использования почтовых отправлений, фирма-производитель берет на себя и почтовые расходы. Для этого обычно достаточно заполнить небольшую форму запроса, имеющуюся на сайтах фирм-производителей с указанием вашего профиля и места работы, почтового и электронного адреса, информации, которую вы хотели бы получить и способ получения (по почте).

Если по каким-либо причинам такой формы на сайте нет, что случается достаточно редко, то можно отправить электронное письмо с запросом.

В эффективности такого способа получения информации автор убедился на собственном опыте. За короткое время путем заполнения и рассылки форм и электронных писем с запросами были получены комплекты документации на CD и в виде книг с нескольких десятков фирм включая Intel, Atmel, National Semiconductor, Motorola, Burr-Broun, Microchip, Harris, Linear Semiconductor, Analog Devices, AMD, Zilog, Altera, Texas Instruments, Hitachi, Sony, Toshiba, Sharp, Samsung, Philips, Siemens, STM (бывший Thomson). Следует напомнить, что на одном CD объем документации соответствует нескольким десяткам тысяч печатных страниц. Просмотр документации в виде книг и на CD значительно удобнее, чем в онлайновом доступе через Internet. Единственным недостатком является тот факт, что справочники быстро устаревают и запросы следует время от времени повторять.

В случае необходимости для получения дополнительной информации или разъяснения по какому-либо компоненту можно отправить прямо на фирмупроизводитель электронное письмо. На большинстве ведущих фирм имеются службы технической поддержки, осуществляющие связь между потребителями и специалистами фирмы. Так, довольно часто автору приходилось переписываться непосредственно с инженерами-разработчиками тех или иных электронных компонентов.

Следует также отметить, что возможным способом получения информации о элементной базе, в частности, замеченных недокументированных особенностях, приемах работы с программным обеспечением отладчиков и просто полезных советов является участие в www-конференциях на темы, близкие к обсуждаемым проблемам. Например, хорошие конференции по элементной базе и, в частности, микроконтроллерам, имеются на сервере московской фирмы Телесистемы (www.ts.aha.ru). Необходимо только иметь ввиду, что в отличие от общения с фирмами-изготовителями, здесь вы будете общаться с пользователями, т.е. разработчиками электронных схем, программистами и просто радиолюбителям. Поэтому ко всей обсуждаемой информации следует относиться критически с учетом того, что человек который предоставляет информацию может иметь недостаточную квалификацию и опыт.

Многоэлементные фотоприемники Из всего многообразия многоэлементных фотоприемников наибольший интерес для проектирования оптико-электронных приборов и систем вызывают следующие типы электронных компонентов:

- черно-белые матричные ФПЗС;

- цветные матричные ФПЗС;

- черно-белые линейные ФПЗС;

- цветные линейные ФПЗС;

- многоэлементные фотоприемники специального назначения - готовые телевизионные камеры (в том числе бескорпусные).

- черно-белые и цветные КМОП-фотоприемники;

Черно-белые и цветные матричные ФПЗС служат основой для создания телевизионных камер. Среди матричных фотоприемников достаточно рассмотреть продукцию фирмы SONY.





Черно белые ФПЗС получили наибольшее распространение в дешевых системах наблюдения. Фотоприемник ICX055АL (рис.1) является типичным представителем телевизионных черно-белых ФПЗС формата 1/3 дюйма. При этом обеспечивается стандартное качество телевизионного изображения.

Основные параметры матрицы следующие:

- формат матрицы 500 х 582 активных элементов;

- размер элемента 9,8 х 6,3 мкм;

- размер кристалла 6,0 х 4,96 мм;

- диапазон изменения времени накопления от 1/50 до 1/10000 секунды;

- корпус 16-выводный с размерами 12,2 х 11,4 мм.

Матрица имеет строчно-кадровую организацию, то есть элементы накопления расположены непосредственно возле элементов переноса. При этом необходимость в секции переноса отпадает, уменьшается общий размер кристалла и уменьшается число актов переноса заряда.

Отличительная особенность матрицы заключается в том, что благодаря особой технологии изготовления фотодиодов, характеристика ее спектральной чувствительности близка к характеристике спектральной чувствительности человеческого глаза, то есть максимум чувствительности приходится примерно на 550 нм (рис. 2). Как результат, изображение, полученное с помощью такой матрицы выглядит на экране монитора значительно естественнее, чем изображение с матрицы, имеющей стандартную спектральную чувствительность кремниевого фотоприемника с максимумом в районе 800 нм.

Для обеспечения правильной работы матричного ФПЗС требуется достаточно сложная система управляющих сигналов. В большинстве случаев нет смысла самому разрабатывать схему поддержки. Целесообразно воспользоваться несколькими микросхемами, которые специально разработаны для этой цели (так называемый chipset). Например, для матрицы ICX055AL требуются три таких микросхемы:

- CXD2400R – синхрогенератор, выполненный в 48-выводном квадратном корпусе размером 7 х 7 мкм. Эта микросхема формирует все необходимые для работы матрицы логические сигналы;

- СXD1250 – преобразователь уровней. Служит для преобразования логических уровней ТТЛ, которые вырабатывает синхрогенератор в логические уровни, необходимые для работы ФПЗС (обычно около 12 В).

Микросхема выполнена в компактном 20-выводном корпусе;

- CXA1310 – схема аналоговой обработки. Осуществляет преобразование выходного сигнала матрицы в стандартный видеосигнал. Кроме того, в ней имеются блоки, отвечающие за оптимизацию работы всей камеры в целом путем управления работой синхрогенератора. Например, автоматическая регулировка чувствительности камеры производится путем подачи управляющего сигнала с микросхемы CXA1310 на синхрогенератор как результат анализа выходного сигнала с матрицы ФПЗС.

Таким образом, микросхему ФПЗС и chipset можно считать единым электронным устройством. Основная причина, по которой они не объединены в одной микросхеме – это разные технологии изготовления самих микросхем, входящих в этот набор.

Благодаря хорошим параметрам ФПЗС ICX055AL можно с успехом использовать не только в телевизионных системах наблюдения, но и в измерительных системах.

В случае, если число элементов покажется недостаточным, можно воспользоваться матрицами более крупного формата с большим числом элементов. К ним также выпускаются соответствующие микросхемы поддержки.

В качестве примера можно рассмотреть матричный ФПЗС ICX085AL (Рис. 3). Этот фотопреобразователь разработан для телевизионных камер телевидения высокой четкости (ТВЧ). Один из используемых стандартов ТВЧ предусматривает 1024 строки разложения при сохранении значения кадровой частоты. В соответствии с этим стандартом полоса частот расширяется с 6 до примерно 20 МГц. ФПЗС ICX085AL имеет следующие основные параметры:

- размер фотоприемной области 2/3 дюйма;

- число элементов 1300 х 1030;

- размер элемента 6,7 х 6,7 мкм;

- корпус 20-выводный размером 31 х 20 мм.

- Спектральная характеристика чувствительности оптимизирована под спектральную чувствительность человеческого глаза, т.е. имеет максимум на длине волны 550 нм.

В качестве схем поддержки для ICX085AL используются следующие компоненты:

- CXD2437 – синхрогенератор;

- CXD1268 – преобразователь уровня;

- CXA2006 – видеоусилитель.

Технические данные можно уточнить на сервере фирмы SONY www.sony.com.

Цветные матричные ФПЗС служат для построения цветных телевизионных камер. В настоящее время для этого достаточно лишь одного матричного фотоприемника, на элементы которого нанесены по интегральной технологии микроскопические светофильтры.

В качестве примера рассмотрим цветной матричный ФПЗС ICX055AK фирмы SONY. Этот фотоприемник практически полностью совместим с чернобелым фотоприемником ICX055AL. Отличия, в основном, касаются схем аналоговой обработки цветного видеосигнала.

Для телевидения высокой четкости разработан цветной матричный ФПЗС ICX085AK, который по параметрам и подключению совместим с чернобелым ФПЗС ICX085AL.

Черно белые линейные ФПЗС можно использовать в однокоординатных измерительных системах или в сканирующих системах.

В качестве примера рассмотрим линейный ФПЗС фирмы SONY ILX503A (Рис.4). Основные параметры этой микросхемы следующие:

- 22-выводный корпус с размерами 41,5 х 10 мм;

- число фоточувствительных элементов 2048;

- размер фоточувствительного элемента 14 х 14 мкм;

- встроенный управляющий генератор;

- максимальная тактовая частота – 5 МГц.

Спектральная характеристика также близка к спектральной характеристике чувствительности человеческого глаза.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.