星載多通道差分吸收光譜儀4合1通訊控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種星載多通道差分吸收光譜儀4合1通訊控制器，其特征是：通訊控制器可同時(shí)接收來(lái)自各獨(dú)立通道的四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)；通訊控制器按行讀出并打包每個(gè)通道的成像數(shù)據(jù)，根據(jù)四路CCD通道的通道號(hào)、場(chǎng)行同步碼合并成一路串行數(shù)據(jù)流，一路串行數(shù)據(jù)流通過(guò)一個(gè)數(shù)傳接口傳送至一個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口，串行數(shù)據(jù)流符合衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明將4路CCD的數(shù)據(jù)合并為一路數(shù)據(jù)流，以便能經(jīng)由一個(gè)數(shù)傳通道上傳給衛(wèi)星平臺(tái)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】星載多通道差分吸收光譜儀4合1通訊控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種星載4路轉(zhuǎn)I路通訊控制器，用于4通道差分吸收光譜儀，是將4路CXD信號(hào)轉(zhuǎn)為一路衛(wèi)星要求的數(shù)據(jù)流格式，經(jīng)由一路LVDS數(shù)傳通道發(fā)送給衛(wèi)星。本發(fā)明涉及星載光譜儀電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天光學(xué)遙感技術(shù)的發(fā)展，對(duì)星載CCD遙感相機(jī)的分辨率指標(biāo)要求不斷提高，為了滿足要求，星載差分吸收光譜儀多采用多通道技術(shù)來(lái)獲取寬光譜數(shù)據(jù)，本發(fā)明所涉及的光譜儀是由4片不同CCD相機(jī)構(gòu)成了一個(gè)焦面電路，每個(gè)CCD相機(jī)的像元數(shù)不同，且曝光時(shí)間獨(dú)立控制,這樣就形成了 4個(gè)獨(dú)立的CCD相機(jī)?，F(xiàn)有技術(shù)中，每一個(gè)獨(dú)立的CCD相機(jī)，對(duì)應(yīng)星上的一個(gè)數(shù)傳通道。這樣，4個(gè)獨(dú)立工作的C⑶相機(jī)就需要4個(gè)數(shù)傳通道。隨著衛(wèi)星的設(shè)備越來(lái)越密集，數(shù)傳通道資源越來(lái)越緊張，在本文所述及的的工程中，衛(wèi)星總體只分配給該光譜儀一個(gè)數(shù)傳通道，需要單機(jī)設(shè)備將自己的分設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼，形成一路通訊數(shù)據(jù)流，經(jīng)由一個(gè)數(shù)傳通道上傳給衛(wèi)星平臺(tái)。
[0003]鑒于4路獨(dú)立工作的CXD數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率不一致，且隨控制參數(shù)的調(diào)整而隨時(shí)變化。因此，對(duì)于多通道光譜儀來(lái)說(shuō)，需要一個(gè)通訊控制器，將4路不同速率的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一打包成衛(wèi)星平臺(tái)規(guī)定的數(shù)據(jù)包格式，以使其能夠經(jīng)由一路LVDS數(shù)傳通道傳送至衛(wèi)星平臺(tái)。但是目前沒(méi)有相關(guān)技術(shù)的公開(kāi)報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，將4路CXD的數(shù)據(jù)合并為一路數(shù)據(jù)流，以便能經(jīng)由一個(gè)數(shù)傳通道上傳給衛(wèi)星平臺(tái)。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:所述通訊控制器可同時(shí)接收來(lái)自各獨(dú)立通道的四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)；通訊控制器按行讀出并打包每個(gè)通道的成像數(shù)據(jù)，根據(jù)四路CCD通道的通道號(hào)、場(chǎng)行同步碼合并成一路串行數(shù)據(jù)流，所述一路串行數(shù)據(jù)流通過(guò)一個(gè)數(shù)傳接口傳送至一個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口，所述串行數(shù)據(jù)流符合衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于:
[0008]所述CXD基于FPGA驅(qū)動(dòng)，并且所述通訊控制器中各邏輯電路與所述CXD構(gòu)建于同一片 FPGA。
[0009]所述通訊控制器可接收星上指令和衛(wèi)星參數(shù)，并與所述串行數(shù)據(jù)流一起打包傳送至衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0010]在所述通訊控制器中包括有優(yōu)先級(jí)編碼器、數(shù)據(jù)緩沖器和并串轉(zhuǎn)換器，所述并串轉(zhuǎn)換器通過(guò)輪詢(xún)標(biāo)志位的方式獲得數(shù)據(jù)緩沖器中來(lái)自不同通道的行數(shù)據(jù)，統(tǒng)一按固定格式混編4個(gè)CCD數(shù)據(jù)成為一路串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行輸出。
[0011]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0012]所述四路通道分別是由CXD驅(qū)動(dòng)模塊、A/D模塊和CXD數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成，所述四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)來(lái)自各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊，當(dāng)各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊完成各路CCD數(shù)據(jù)的讀取與緩存時(shí)，生成四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志，并由優(yōu)先級(jí)編碼器讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志，當(dāng)某一通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志為完成信號(hào)時(shí)，優(yōu)先級(jí)編碼器產(chǎn)生該通道的讀取信號(hào)并傳送至數(shù)據(jù)緩沖器，所述數(shù)據(jù)緩沖器從相應(yīng)通道中將成像數(shù)據(jù)讀入緩沖器，同時(shí)由數(shù)據(jù)緩沖器讀取需要下傳的衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)傳數(shù)據(jù)格式要求編排數(shù)據(jù)，與成像數(shù)據(jù)合成一幀數(shù)據(jù)包，交給并串轉(zhuǎn)換模塊，生成串行數(shù)據(jù)流,再發(fā)給LVDS總線實(shí)現(xiàn)串行輸出。
[0013]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0014]在四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志的生成階段，當(dāng)CXD數(shù)據(jù)處理模塊完成某路CXD數(shù)據(jù)一幀數(shù)據(jù)讀取時(shí)，CCD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)緩存該數(shù)據(jù)的FIFO同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀取完成指針和緩沖區(qū)指針標(biāo)志。
[0015]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0016]定義四路CCD通道的通道號(hào)分別對(duì)應(yīng)為通道號(hào)0-3 ;在優(yōu)先級(jí)編碼器讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志階段，設(shè)定一個(gè)通道計(jì)數(shù)器，完成通道號(hào)0-3的循環(huán)計(jì)數(shù)，通道計(jì)數(shù)器初始值默認(rèn)為O ;當(dāng)通道號(hào)為O時(shí)，判斷該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志是否置1，如果置1，則該通道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，產(chǎn)生該通道的發(fā)送標(biāo)志給數(shù)據(jù)緩沖器；如果該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志置0，表示該通道數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好，則通道計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，進(jìn)入下一通道的數(shù)據(jù)選擇判讀，如此四個(gè)通道循環(huán)往復(fù)。
[0017]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0018]設(shè)定一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器，在數(shù)據(jù)緩沖器讀取到發(fā)送標(biāo)志置位時(shí)，發(fā)送計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在第一時(shí)刻更新FIFO指針的記錄；同時(shí)數(shù)據(jù)緩沖器可通過(guò)發(fā)送標(biāo)志判斷為哪一路(XD，根據(jù)該CXD —行數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，給定發(fā)送計(jì)數(shù)器一個(gè)發(fā)送長(zhǎng)度，以開(kāi)始發(fā)數(shù)工作。
[0019]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0020]在數(shù)據(jù)緩沖器編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器判讀優(yōu)先級(jí)編碼器給出的發(fā)送標(biāo)志，如果發(fā)送標(biāo)志置1，且判斷發(fā)送標(biāo)志為四個(gè)通道中哪個(gè)通道的發(fā)送標(biāo)志，讀取對(duì)應(yīng)通道的CXD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式編排和打包；同時(shí)讀取衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式要求打包，與成像數(shù)據(jù)一起發(fā)送；
[0021]在所述數(shù)據(jù)緩沖器編排數(shù)據(jù)階段，把一幀數(shù)據(jù)包分為8個(gè)階段發(fā)送塊，包括包頭，包頻，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，衛(wèi)星參數(shù)，通道號(hào)，場(chǎng)行同步字，成像數(shù)據(jù)和填充數(shù)據(jù)；
[0022]在所述數(shù)據(jù)緩沖器編排數(shù)據(jù)階段，場(chǎng)行同步字和包頻由相應(yīng)的計(jì)數(shù)器生成；場(chǎng)同步字由CCD驅(qū)動(dòng)模塊每完成一場(chǎng)曝光圖像給出觸發(fā)信號(hào)，使場(chǎng)計(jì)數(shù)器加I得到，行同步字和包頻計(jì)數(shù)由發(fā)送一行數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送標(biāo)志給出觸發(fā)信號(hào)，包頻計(jì)數(shù)器加I得到；
[0023]在所述數(shù)據(jù)緩沖器編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器和四路通道的數(shù)據(jù)處理模塊接口皆為 16bits。
[0024]本發(fā)明星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0025]在所述并串轉(zhuǎn)換模塊生成串行數(shù)據(jù)流階段，使用移位寄存器完成并串轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)位為16Bits ；
[0026]在所述并串轉(zhuǎn)換模塊生成串行數(shù)據(jù)流階段，通過(guò)發(fā)送計(jì)數(shù)器的低4位來(lái)確定每16bits數(shù)據(jù)的發(fā)送；
[0027]在所述并串轉(zhuǎn)換模塊生成串行數(shù)據(jù)流階段，一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送長(zhǎng)度由讀取CCD —行的長(zhǎng)度來(lái)確定。
[0028]在所述并串轉(zhuǎn)換模塊生成串行數(shù)據(jù)流階段，設(shè)定串行數(shù)據(jù)輸出頻率大于四個(gè)CCD行讀出頻率的和，可保證4個(gè)通道的圖像可在下次曝光時(shí)間之前傳送完畢。
[0029]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0030]1、本發(fā)明通過(guò)將四個(gè)通道傳輸數(shù)據(jù)合并為一路傳輸數(shù)據(jù)，有效減少了對(duì)衛(wèi)星數(shù)傳通道的占用。
[0031]2、本發(fā)明可以將各邏輯電路構(gòu)建于一片F(xiàn)PGA，且與CXD成像電路位于同一片F(xiàn)PGA，通過(guò)對(duì)外接口獲得CXD相機(jī)的控制指令及衛(wèi)星軌道參數(shù)，通過(guò)共享的RAM，獲得4路CCD圖像數(shù)據(jù)，其實(shí)施方式簡(jiǎn)單、功耗低、體積小
[0032]3、本發(fā)明方法適于各種基于FPGA驅(qū)動(dòng)的CXD成像的使用情況，尤其適合于多通道系統(tǒng)中，而并非局限于四通道系統(tǒng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明中四通道C⑶成像電路及數(shù)傳電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明中4合I通訊控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器的實(shí)現(xiàn)方式是:所述通訊控制器可同時(shí)接收來(lái)自各獨(dú)立通道的四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)；通訊控制器按行讀出并打包每個(gè)通道的成像數(shù)據(jù)，根據(jù)四路CCD通道的通道號(hào)、場(chǎng)行同步碼合并成一路串行數(shù)據(jù)流，所述一路串行數(shù)據(jù)流通過(guò)一個(gè)數(shù)傳接口 11傳送至一個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口，所述串行數(shù)據(jù)流符合衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0036]具體實(shí)施中，相應(yīng)的實(shí)施方式也包括:
[0037]CXD基于FPGA驅(qū)動(dòng)，并且通訊控制器10中各邏輯電路與CXD構(gòu)建于同一片F(xiàn)PGA。
[0038]通訊控制器10可接收星上指令9和衛(wèi)星參數(shù)12，并與串行數(shù)據(jù)流一起打包傳送至衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口。
[0039]在通訊控制器中包括有優(yōu)先級(jí)編碼器、數(shù)據(jù)緩沖器和并串轉(zhuǎn)換器，并串轉(zhuǎn)換器通過(guò)輪詢(xún)標(biāo)志位的方式獲得數(shù)據(jù)緩沖器中來(lái)自不同通道的行數(shù)據(jù)，統(tǒng)一按固定格式混編4個(gè)CCD數(shù)據(jù)成為一路串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行輸出。
[0040]四路通道分別是由CXD驅(qū)動(dòng)模塊、A/D模塊和CXD數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成，四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)來(lái)自各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊，當(dāng)各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊完成各路CCD數(shù)據(jù)的讀取與緩存時(shí)，生成四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志16，并由優(yōu)先級(jí)編碼器13讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志，當(dāng)某一通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志16為完成信號(hào)時(shí)，優(yōu)先級(jí)編碼器13產(chǎn)生該通道的讀取信號(hào)并傳送至數(shù)據(jù)緩沖器14，數(shù)據(jù)緩沖器14從相應(yīng)通道中將成像數(shù)據(jù)讀入緩沖器，同時(shí)由數(shù)據(jù)緩沖器14讀取需要下傳的衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)傳數(shù)據(jù)格式要求編排數(shù)據(jù)，與成像數(shù)據(jù)合成一幀數(shù)據(jù)包，交給并串轉(zhuǎn)換模塊15，生成串行數(shù)據(jù)流，再發(fā)給LVDS總線17實(shí)現(xiàn)串行輸出。
[0041]在四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志的生成階段，當(dāng)CXD數(shù)據(jù)處理模塊完成某路CXD數(shù)據(jù)一幀數(shù)據(jù)讀取時(shí)，CCD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)緩存該數(shù)據(jù)的FIFO同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀取完成指針和緩沖區(qū)指針標(biāo)志。
[0042]定義四路CXD通道的通道號(hào)分別對(duì)應(yīng)為通道號(hào)0-3 ;在優(yōu)先級(jí)編碼器13讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志階段，設(shè)定一個(gè)通道計(jì)數(shù)器，完成通道號(hào)0-3的循環(huán)計(jì)數(shù)，通道計(jì)數(shù)器初始值默認(rèn)為O ;當(dāng)通道號(hào)為O時(shí)，判斷該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志是否置1，如果置1，則該通道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，產(chǎn)生該通道的發(fā)送標(biāo)志給數(shù)據(jù)緩沖器14 ;如果該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志置0，表示該通道數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好，則通道計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，進(jìn)入下一通道的數(shù)據(jù)選擇判讀，如此四個(gè)通道循環(huán)往復(fù)。
[0043]設(shè)定一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器，在數(shù)據(jù)緩沖器14讀取到發(fā)送標(biāo)志置位時(shí)，發(fā)送計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在第一時(shí)刻更新FIFO指針的記錄；同時(shí)數(shù)據(jù)緩沖器14可通過(guò)發(fā)送標(biāo)志判斷為哪一路(XD，根據(jù)該CXD —行數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，給定發(fā)送計(jì)數(shù)器一個(gè)發(fā)送長(zhǎng)度，以開(kāi)始發(fā)數(shù)工作。
[0044]在數(shù)據(jù)緩沖器14編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器14判讀優(yōu)先級(jí)編碼器13給出的發(fā)送標(biāo)志，如果發(fā)送標(biāo)志置1，且判斷發(fā)送標(biāo)志為四個(gè)通道中哪個(gè)通道的發(fā)送標(biāo)志，讀取對(duì)應(yīng)通道的CCD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式編排和打包；同時(shí)讀取衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式要求打包，與成像數(shù)據(jù)一起發(fā)送；
[0045]在數(shù)據(jù)緩沖器14編排數(shù)據(jù)階段，把一幀數(shù)據(jù)包分為8個(gè)階段發(fā)送塊，包括包頭，包頻，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，衛(wèi)星參數(shù)，通道號(hào)，場(chǎng)行同步字，成像數(shù)據(jù)和填充數(shù)據(jù)；
[0046]在數(shù)據(jù)緩沖器14編排數(shù)據(jù)階段，場(chǎng)行同步字和包頻由相應(yīng)的計(jì)數(shù)器生成；場(chǎng)同步字由CCD驅(qū)動(dòng)模塊每完成一場(chǎng)曝光圖像給出觸發(fā)信號(hào)，使場(chǎng)計(jì)數(shù)器加I得到，行同步字和包頻計(jì)數(shù)由發(fā)送一行數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送標(biāo)志給出觸發(fā)信號(hào)，包頻計(jì)數(shù)器加I得到；
[0047]在數(shù)據(jù)緩沖器14編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器14和四路通道的數(shù)據(jù)處理模塊接口皆為 16bits。
[0048]在并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流階段，使用移位寄存器完成并串轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)位為16Bits ；
[0049]在并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流階段，通過(guò)發(fā)送計(jì)數(shù)器的低4位來(lái)確定每16bits數(shù)據(jù)的發(fā)送；
[0050]在并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流階段，一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送長(zhǎng)度由讀取CCD—行的長(zhǎng)度來(lái)確定。
[0051]在并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流階段，設(shè)定串行數(shù)據(jù)輸出頻率大于四個(gè)CCD行讀出頻率的和，可保證4個(gè)通道的圖像可在下次曝光時(shí)間之前傳送完畢。
[0052]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0053]以E2V公司的(XD47-20和(XD55-30作為本實(shí)施例中光譜儀使用的CXD芯片，其中通道O、I使用(XD47-20，通道2、3使用(XD55-30。4合I通訊控制器的時(shí)序產(chǎn)生使用的時(shí)鐘源和4路CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)序產(chǎn)生使用的時(shí)鐘源是不同的時(shí)鐘源，CCD47-20驅(qū)動(dòng)使用的時(shí)鐘為24MHz，(XD55-30驅(qū)動(dòng)使用的時(shí)鐘位36MHz，4合I通訊控制器使用的時(shí)鐘源為43MHz。
[0054]電路加電工作時(shí)，F(xiàn)PGA根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生4路CXD的曝光時(shí)序和A/D讀取時(shí)序，如圖1所示的CXDO 1、CXDl 3、(XD2 5、和(XD3 7，把4路CXD產(chǎn)生的光譜信號(hào)讀進(jìn)4路CXD數(shù)據(jù)處理模塊，分別是CXDO數(shù)據(jù)處理模塊2、(XD1數(shù)據(jù)處理模塊4、(XD2數(shù)據(jù)處理模塊6和(XD3數(shù)據(jù)處理模塊8。
[0055]在CCD曝光階段，由于是異步時(shí)序，且4路CCD的曝光時(shí)間可能不同，本實(shí)施例根據(jù)衛(wèi)星注數(shù)，可選擇設(shè)定每路CXD曝光時(shí)間為0.5秒，I秒，2秒，4秒四檔，使得每個(gè)通道的光譜數(shù)據(jù)放進(jìn)對(duì)應(yīng)的CCD數(shù)據(jù)處理模塊的時(shí)刻是不同的。
[0056]當(dāng)某個(gè)通道的CXD數(shù)據(jù)處理模塊完成數(shù)據(jù)緩存時(shí)，立刻在四路緩沖區(qū)指針中產(chǎn)生緩沖區(qū)完成指針標(biāo)志16給4合I通訊控制器，4合I通訊控制器接收到該標(biāo)志信號(hào)，判斷是否讀取該CCD數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)。
[0057]如圖2所示，，緩沖區(qū)完成指針標(biāo)志16進(jìn)入到優(yōu)先級(jí)編碼器13，優(yōu)先級(jí)編碼器13依據(jù)數(shù)據(jù)緩沖器14狀態(tài)判斷是否接受該通道的數(shù)據(jù)。
[0058]優(yōu)先級(jí)編碼器的功能主要通過(guò)設(shè)定一個(gè)通道計(jì)數(shù)器來(lái)完成。由于本發(fā)明光譜儀通道數(shù)為4，因此取通道計(jì)數(shù)器ChannelCounter位數(shù)為2位可滿足計(jì)數(shù)值。當(dāng)優(yōu)先級(jí)編碼器開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，初始狀態(tài)ChannelCounter=O,優(yōu)先級(jí)編碼器根據(jù)ChannelCounter的值首先查詢(xún)CCDO數(shù)據(jù)處理模塊2緩沖區(qū)完成指針是否為1，如果是I則發(fā)出信號(hào)給數(shù)據(jù)緩沖器讀取該通道CXD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)；如果是O則ChannelCounter自動(dòng)加I，這時(shí)優(yōu)先級(jí)編碼器將根據(jù)ChannelCounter的更新值往下繼續(xù)查詢(xún)另一通道CXDl數(shù)據(jù)處理模塊，該緩沖區(qū)完成指針是否為1，如果是I則發(fā)出信號(hào)給數(shù)據(jù)緩沖器讀取CCDl數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)；其它通道以此類(lèi)推。
[0059]當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖器正處在發(fā)數(shù)階段時(shí)，ChannelCounter不會(huì)執(zhí)行加I步驟，則優(yōu)先級(jí)編碼器是不會(huì)去查詢(xún)下一通道緩沖區(qū)完成指針。
[0060]在數(shù)據(jù)緩沖器進(jìn)入發(fā)數(shù)階段時(shí)，主要功能通過(guò)設(shè)定一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器來(lái)完成，本實(shí)施例中設(shè)定發(fā)送計(jì)數(shù)器SendingCounter位數(shù)為14位,計(jì)數(shù)長(zhǎng)度由一包數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度確定。跟據(jù)衛(wèi)星數(shù)傳通道數(shù)據(jù)格式要求，(XD47-20 —包數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為17824bits，(XD55-30 —包數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 21248bits。
[0061]在本實(shí)施例中SendingCounter計(jì)數(shù)值設(shè)定階段，同時(shí)設(shè)定變量BitNumber,在發(fā)送CCD47-20數(shù)據(jù)時(shí)，BitNumber長(zhǎng)度為17696，在發(fā)送CCD55-30數(shù)據(jù)時(shí)，BitNumber長(zhǎng)度為21120。以上BitNumber長(zhǎng)度的設(shè)定是根據(jù)(XD47-20和(XD55-30 —行讀出的象元數(shù)來(lái)確定，(XD47-20讀出一行的像元數(shù)為1072個(gè)，(XD55-30讀出一行的像元數(shù)為1286個(gè)。
[0062]在數(shù)據(jù)緩沖器14進(jìn)入發(fā)數(shù)階段時(shí)，數(shù)據(jù)緩沖器通過(guò)SendingCounter完成一包數(shù)據(jù)的編排工作。本實(shí)施例中，把一包數(shù)據(jù)分為8個(gè)組成部分，包括包頭，包頻，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，衛(wèi)星參數(shù)，通道號(hào)，場(chǎng)行同步字，成像數(shù)據(jù)和填充數(shù)據(jù)。包頭在SendingCounter值從15-31之間發(fā)送，包頻在SendingCounter值從31-47之間發(fā)送，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度在SendingCounter值從47-63之間發(fā)送，衛(wèi)星參數(shù)在SendingCounter值從63-511之間發(fā)送，通道號(hào)在SendingCounter 值從 511-527 之間發(fā)送，場(chǎng)行同步字在 SendingCounter 值從 527-543之間發(fā)送，成像數(shù)據(jù)在SendingCounter值從543_BitNumber之間發(fā)送，填充數(shù)據(jù)在SendingCounter 值從 BitNumber-17824 (或 21248)之間發(fā)送。
[0063]在數(shù)據(jù)緩沖器14編排數(shù)據(jù)階段，一包數(shù)據(jù)除了成像數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有所變化，其它組成部分都是由固定長(zhǎng)度的字節(jié)構(gòu)成。包頭標(biāo)識(shí)的是該光譜儀在衛(wèi)星中身份識(shí)別，由衛(wèi)星總體給出一固定的2字節(jié)的數(shù)值；包頻標(biāo)識(shí)的是數(shù)據(jù)包發(fā)送的數(shù)量，通過(guò)設(shè)定一個(gè)包頻計(jì)數(shù)器完成，每發(fā)送一包數(shù)據(jù)，該計(jì)數(shù)器加I ;數(shù)據(jù)長(zhǎng)度也就是每包發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，本實(shí)施例中，存在4個(gè)不同的CXD通道，在該通道數(shù)據(jù)開(kāi)始發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度即被賦值；本實(shí)施例中，衛(wèi)星參數(shù)為56個(gè)固定字節(jié)，為衛(wèi)星給出的指令和GPS等參數(shù)信息，衛(wèi)星參數(shù)12由衛(wèi)星參數(shù)接口獲得；通道號(hào)即為正在發(fā)送的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的通道，可由通道計(jì)數(shù)器ChannelCounter賦值獲得；行場(chǎng)同步字由相應(yīng)的計(jì)數(shù)器生成，場(chǎng)同步字由各CCD驅(qū)動(dòng)模塊每完成一場(chǎng)曝光圖像給出觸發(fā)信號(hào)，使場(chǎng)計(jì)數(shù)器加I得到，行同步字由每包數(shù)據(jù)發(fā)送開(kāi)始時(shí)的包同步信號(hào)給出，使行計(jì)數(shù)器加I得到，同時(shí)行計(jì)數(shù)器被每完成一場(chǎng)曝光圖像給出的觸發(fā)信號(hào)清零；成像數(shù)據(jù)即為CCD的圖像數(shù)據(jù)；為保證4通道光譜儀數(shù)據(jù)在給定的曝光時(shí)間內(nèi)傳輸完畢，并留有一定的裕度，又不浪費(fèi)數(shù)傳通道資源，數(shù)傳接口 11設(shè)定的傳輸速率要比每包數(shù)據(jù)需要的傳輸速率稍大，因此產(chǎn)生填充數(shù)據(jù),本實(shí)施例中,在每包數(shù)據(jù)剩余部分填充數(shù)值為I。
[0064]數(shù)據(jù)緩沖器完成格式編排，將數(shù)據(jù)發(fā)送給并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流，該串行數(shù)據(jù)流與衛(wèi)星之間的接口為L(zhǎng)VDS三線接口，分別為數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鐘(T_CLK)，幀同步(FRAME)和數(shù)據(jù)(DATA)。
[0065]在并串轉(zhuǎn)換模塊15生成串行數(shù)據(jù)流階段，使用移位寄存器完成并串轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)為16Bits。該移位寄存器的移位時(shí)鐘即為T(mén)_CLK，以SendingCounter低4位為一個(gè)發(fā)送周期，每發(fā)送完一組16Bits數(shù)據(jù)后，可更新成另一組16Bits數(shù)據(jù)繼續(xù)發(fā)送。
[0066]LVDS接口的FRAME信號(hào)，由SendingCounter計(jì)數(shù)器生成,低有效,不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)保持高位。本實(shí)施例中，SendingCounter的計(jì)數(shù)時(shí)鐘為T(mén)_CLK，計(jì)數(shù)值為16時(shí)，幀同步信號(hào)變低，計(jì)數(shù)值達(dá)到一包數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)(17824或21248)，計(jì)數(shù)值清零。
[0067]衛(wèi)星數(shù)傳通道通過(guò)數(shù)傳接口 11接收到數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)包解碼。根據(jù)行場(chǎng)同步字，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，通道號(hào)，成像數(shù)據(jù)這幾個(gè)變量，可對(duì)應(yīng)恢復(fù)出4個(gè)CXD光譜儀數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:所述通訊控制器可同時(shí)接收來(lái)自各獨(dú)立通道的四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)；通訊控制器按行讀出并打包每個(gè)通道的成像數(shù)據(jù)，根據(jù)四路CCD通道的通道號(hào)、場(chǎng)行同步碼合并成一路串行數(shù)據(jù)流，所述一路串行數(shù)據(jù)流通過(guò)一個(gè)數(shù)傳接口(11)傳送至一個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口，所述串行數(shù)據(jù)流符合衛(wèi)星下行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:所述C⑶基于FPGA驅(qū)動(dòng)，并且所述通訊控制器(10)中各邏輯電路與所述C⑶構(gòu)建于同一片 FPGA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:所述通訊控制器(10)可接收星上指令(9)和衛(wèi)星參數(shù)(12)，并與所述串行數(shù)據(jù)流一起打包傳送至衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:在所述通訊控制器中包括有優(yōu)先級(jí)編碼器、數(shù)據(jù)緩沖器和并串轉(zhuǎn)換器，所述并串轉(zhuǎn)換器通過(guò)輪詢(xún)標(biāo)志位的方式獲得數(shù)據(jù)緩沖器中來(lái)自不同通道的行數(shù)據(jù)，統(tǒng)一按固定格式混編4個(gè)CCD數(shù)據(jù)成為一路串行數(shù)據(jù)流進(jìn)行輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是: 所述四路通道分別是由CXD驅(qū)動(dòng)模塊、A/D模塊和CXD數(shù)據(jù)處理模塊構(gòu)成，所述四路工作在不同曝光時(shí)間和工作模式下的CCD成像數(shù)據(jù)來(lái)自各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊，當(dāng)各路CCD數(shù)據(jù)處理模塊完成各路CCD數(shù)據(jù)的讀取與緩存時(shí)，生成四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志(16)，并由優(yōu)先級(jí)編碼器(13)讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志，當(dāng)某一通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志(16)為完成信號(hào)時(shí)，優(yōu)先級(jí)編碼器(13)產(chǎn)生該通道的讀取信號(hào)并傳送至數(shù)據(jù)緩沖器(14)，所述數(shù)據(jù)緩沖器(14)從相應(yīng)通道中將成像數(shù)據(jù)讀入緩沖器，同時(shí)由數(shù)據(jù)緩沖器(14)讀取需要下傳的衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)傳數(shù)據(jù)格式要求編排數(shù)據(jù)，與成像數(shù)據(jù)合成一幀數(shù)據(jù)包，交給并串轉(zhuǎn)換模塊(15)，生成串行數(shù)據(jù)流，再發(fā)給LVDS總線(17)實(shí)現(xiàn)串行輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是: 在四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志的生成階段，當(dāng)CCD數(shù)據(jù)處理模塊完成某路CCD數(shù)據(jù)一幀數(shù)據(jù)讀取時(shí)，CCD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)緩存該數(shù)據(jù)的FIFO同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀取完成指針和緩沖區(qū)指針
O
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:定義四路CCD通道的通道號(hào)分別對(duì)應(yīng)為通道號(hào)0-3 ;在優(yōu)先級(jí)編碼器(13)讀取四路緩沖區(qū)指針標(biāo)志階段，設(shè)定一個(gè)通道計(jì)數(shù)器，完成通道號(hào)0-3的循環(huán)計(jì)數(shù)，通道計(jì)數(shù)器初始值默認(rèn)為O ;當(dāng)通道號(hào)為O時(shí)，判斷該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志是否置1，如果置1，則該通道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，產(chǎn)生該通道的發(fā)送標(biāo)志給數(shù)據(jù)緩沖器(14);如果該通道緩沖區(qū)指針標(biāo)志置0，表示該通道數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好，則通道計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，進(jìn)入下一通道的數(shù)據(jù)選擇判讀，如此四個(gè)通道循環(huán)往復(fù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是:設(shè)定一個(gè)發(fā)送計(jì)數(shù)器，在數(shù)據(jù)緩沖器(14)讀取到發(fā)送標(biāo)志置位時(shí)，發(fā)送計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在第一時(shí)刻更新FIFO指針的記錄；同時(shí)數(shù)據(jù)緩沖器(14)可通過(guò)發(fā)送標(biāo)志判斷為哪一路(XD，根據(jù)該CXD —行數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，給定發(fā)送計(jì)數(shù)器一個(gè)發(fā)送長(zhǎng)度，以開(kāi)始發(fā)數(shù)工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是: 在數(shù)據(jù)緩沖器(14)編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器(14)判讀優(yōu)先級(jí)編碼器(13)給出的發(fā)送標(biāo)志，如果發(fā)送標(biāo)志置1，且判斷發(fā)送標(biāo)志為四個(gè)通道中哪個(gè)通道的發(fā)送標(biāo)志，讀取對(duì)應(yīng)通道的CCD數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行格式編排和打包；同時(shí)讀取衛(wèi)星參數(shù)，按照衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式要求打包，與成像數(shù)據(jù)一起發(fā)送； 在所述數(shù)據(jù)緩沖器(14)編排數(shù)據(jù)階段，把一幀數(shù)據(jù)包分為8個(gè)階段發(fā)送塊，包括包頭，包頻，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，衛(wèi)星參數(shù)，通道號(hào)，場(chǎng)行同步字，成像數(shù)據(jù)和填充數(shù)據(jù)； 在所述數(shù)據(jù)緩沖器(14)編排數(shù)據(jù)階段，場(chǎng)行同步字和包頻由相應(yīng)的計(jì)數(shù)器生成；場(chǎng)同步字由CCD驅(qū)動(dòng)模塊每完成一場(chǎng)曝光圖像給出觸發(fā)信號(hào)，使場(chǎng)計(jì)數(shù)器加I得到，行同步字和包頻計(jì)數(shù)由發(fā)送一行數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送標(biāo)志給出觸發(fā)信號(hào)，包頻計(jì)數(shù)器加I得到； 在所述數(shù)據(jù)緩沖器(14)編排數(shù)據(jù)階段，數(shù)據(jù)緩沖器(14)和四路通道的數(shù)據(jù)處理模塊接口皆為16bits。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的星載多通道差分吸收光譜儀4合I通訊控制器，其特征是: 在所述并串轉(zhuǎn)換模塊(15)生成串行數(shù)據(jù)流階段，使用移位寄存器完成并串轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)位為16Bits ； 在所述并串轉(zhuǎn)換模塊(15)生成串行數(shù)據(jù)流階段，通過(guò)發(fā)送計(jì)數(shù)器的低4位來(lái)確定每16bits數(shù)據(jù)的發(fā)送； 在所述并串轉(zhuǎn)換模 塊(15)生成串行數(shù)據(jù)流階段，一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送長(zhǎng)度由讀取CCD —行的長(zhǎng)度來(lái)確定； 在所述并串轉(zhuǎn)換模塊(15)生成串行數(shù)據(jù)流階段，設(shè)定串行數(shù)據(jù)輸出頻率大于四個(gè)CCD行讀出頻率的和，可保證4個(gè)通道的圖像可在下次曝光時(shí)間之前傳送完畢。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK103532612SQ201310488745
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】趙欣, 王煜 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院