实时操作系统在天文快读CCD上的应用

发布时间：2020-05-13 07:36

【摘要】： 天文上，在要求时间分辨率的领域，视频CCD有一定的应用。但随着研究的深入，视频CCD系统不可克服的缺点逐渐暴露出来。云南天文台研制的快读CCD系统，读出速度达到10帧／秒，AD深度12位，CCD有效面积全帧时为1000×1000pixels，为实现像复原、高速图像采集、像质检验、波前探测等科学目标奠定了硬件基础。CCD相机在极短的时间内拍摄大量的图像，将这些图像传输到计算机中，传输速率达到20MBps以上，并对这些图像进行实时的存储、显示以及相关的数据预处理。因此，系统软件的好坏影响着整个系统的性能。文章首先对快读CCD系统的各种指标进行分析，通过对各种操作系统的调研，确定选用微内核模块化结构的QNX实时操作系统在计算机上来实现高速CCD的可视化软件系统。文章提出了整个软件系统的初步结构框架，并实现了其中的一部分功能，以后将逐步完善整个软件系统。本文分为五个部分：第一章介绍了快读CCD系统的总体设计和国内外背景。第二章调研当前流行的操作系统，并通过相互比较确定选用QNX操作系统来开发软件系统，并对QNX做出简单的介绍；同时，描述数据采集卡PCI-7300的工作原理，以及CCD控制器和采集卡的接口。第三章对软件系统做出了整体的规划，在QNX下利用Resource Manager的原理和优先级仲裁技术编写高速实时的数据采集驱动程序，通过DMA数据传输机制和动态链表实现数据的实时存储和读取；同时通过线程间的通信、同步和互斥机制使得驱动程序、数据存取模块、图像实时显示模块以及数据处理模块之间达到相互协调、同步和实时的高速高效的工作。第四章展示目前已经完成的工作，包括系统的初始化和两个模式的工作原理。最后，略述未来的工作计划。
【图文】：

系统构成

CCD相机系统电源图1一 2CCD系统构成电源给CCD控制器和CCD芯片供电，同时也给致冷堆供电。数据采集卡连接CCD相机和计算机，采用的是台湾ADLink公司生产的PCI一7300A高速采集卡，总线宽度为咒位。输出时，我们采用并口中的三条线来实现串口操作;数据采回时，采用DMA方式。计算机以异步的方式向CCD控制器发送两条指令，一是曝光时间，，二是是否开窗。曝光时间针对我们的应用方向，设有2、4、8、16ms四档，开窗参数决定CCD是按1000xl000像素全帧采集还是按100x100象素的方式只采集一个窗口中的图像。窗口固定开在CCD芯片输出放大器附近looxroo象素的位置。综上所述

开发环境,嵌入式开发,集成式

聆聆瘾黔一厂一篇二儡井一盆一下更曰曰 }}}}}陌陌娜一----------------一翱翱图2一 3IDE开发环境[l5l QNXMolllenticS为嵌入式开发提供了前所未有的综合与集成式开发环境，使用户在同一个环境里完成从项目创建、性能分析到产品优化的全部流程。其特点是:1.直观易用的集成环境;2.高度综合的工具包;(1)e，e++，EmbeddedC++及Java代码开发器;(2)源代码调试器;(3)内存分析器;
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（云南天文台）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P111

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