專利名稱：微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電圖像傳輸技術(shù)領(lǐng)域，可用于動態(tài)場景仿真、光學(xué) 測量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、性能評估等多個方面。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展，光學(xué)參數(shù)測量儀器也逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、 自動化。與國外電子測量技術(shù)相比，國內(nèi)傳統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)測量方法要 求測量人員在光學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)上逐項(xiàng)進(jìn)行觀測、記錄、數(shù)據(jù)分析和 計算結(jié)果等一系列工作，存在著效率低、精度不穩(wěn)定、測量人員技術(shù) 要求高等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)光學(xué)參數(shù)測量方法的光電化、數(shù)字化、智能化研 究勢在必行，這對于加快光學(xué)參數(shù)測量的發(fā)展、降低測試人員的工作 強(qiáng)度、提高光學(xué)參數(shù)測量方法的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性有較大的實(shí)用價值。
微小型光電液晶顯示器，正是為了滿足高效率、自動化光學(xué)測量 發(fā)展的要求，借助液晶器件的電光調(diào)制特性而研制的一種可見光目標(biāo) 發(fā)生裝置。它結(jié)合了現(xiàn)代光電顯示、控制等先進(jìn)技術(shù)，將微小尺寸(對 角線長度小于1英寸)液晶器件應(yīng)用到圖形發(fā)生器的設(shè)計中，在光學(xué) 測量目標(biāo)的產(chǎn)生方法上有了很大程度的突破。其獨(dú)特的性能也使其在 除光學(xué)測量以外的其他眾多技術(shù)領(lǐng)域(相干光學(xué)、波前校正等)里擁 有廣泛的應(yīng)用前景。
北京理工大學(xué)光學(xué)測量中心曾將微小型光電液晶顯示器應(yīng)用于光 學(xué)測量中，在微小型光電液晶顯示器上產(chǎn)生分劃圖案作為可見光的靶 標(biāo)，模擬各種可見光分劃板目標(biāo)，以此提高傳統(tǒng)光學(xué)測量的效率和精 度，但是分化圖形傳輸時采用的是串口，數(shù)據(jù)傳輸速度非常慢，傳輸
一幅1024x768像素的圖像需要55秒左右，該傳輸速度遠(yuǎn)不能傳輸動 態(tài)圖像。
當(dāng)光學(xué)參數(shù)測量儀器研制完畢需要場景標(biāo)定時，由于系統(tǒng)的目標(biāo) 探測率、虛警率等主要戰(zhàn)技指標(biāo)很大程度上依賴于目標(biāo)信號的細(xì)節(jié)及 背景特性，傳統(tǒng)簡單的實(shí)驗(yàn)室測試無法真實(shí)地反映實(shí)際情況而以往借 助野外靶場試驗(yàn)的方法則存在著測試條件不易控制，費(fèi)用昂貴，機(jī)動性差，試驗(yàn)次數(shù)受限等缺點(diǎn)。動態(tài)場景仿真技術(shù)正是在這種背景下發(fā) 展起來的。它以計算機(jī)、信息處理、微電子等高新技術(shù)為依托，革新 了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測試方法，也彌補(bǔ)了靶場試驗(yàn)的不足。將大量場景仿 真測試和有限的耙場試驗(yàn)相結(jié)合，對于客觀評價系統(tǒng)性能、縮短研制 周期、節(jié)約經(jīng)費(fèi)開支等都具有重要的意義，它已普遍地應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè) 計前的方案論證和系統(tǒng)設(shè)計中的方案修正階段。仿真技術(shù)在各個領(lǐng)域， 尤其是軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用已為越來越多的國家所關(guān)注。
如果在光學(xué)系統(tǒng)的焦平面顯示仿真所需要的動態(tài)圖像，則可以對 光學(xué)系統(tǒng)的性能、參數(shù)等進(jìn)行評定。由于一般光學(xué)系統(tǒng)體積不是太大， 焦平面的尺寸有限，不可能將大尺寸的顯示器放置在光學(xué)系統(tǒng)的焦平 面上進(jìn)行場景仿真，高分辨率的微小型液晶顯示器則可以解決這個問 題。目前，在動態(tài)場景仿真中針對微小型液晶顯示器的相關(guān)研究不多， 沒有檢索到基于微小型液晶的動態(tài)圖像傳輸?shù)南嚓P(guān)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對動態(tài)圖像數(shù)據(jù)傳輸速度和微小型光電液晶顯 示器的硬件電路驅(qū)動要求，提出一種微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像 傳輸裝置。其基本原理是通過上位機(jī)產(chǎn)生動態(tài)圖像，'并通過高速數(shù) 據(jù)接口向下位機(jī)傳送，下位目標(biāo)機(jī)接收圖像數(shù)據(jù)并送入緩存，當(dāng)一幀 圖像傳送完畢后，將圖像信息從緩存中讀出，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù) 字圖像信號轉(zhuǎn)換為模擬圖像信號，同時產(chǎn)生微小型液晶視頻顯示的驅(qū) 動時序信號，微小型液晶驅(qū)動電路接收到圖像信號和驅(qū)動時序信號后， 對視頻信號進(jìn)行校正，并調(diào)整顯示的亮度和對比度，驅(qū)動微小型液晶 顯示上位機(jī)傳送的圖像。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置，如圖1所示。 裝置包括上位機(jī)、微小型光電液晶顯示器、處理器芯片、高速數(shù)據(jù)接 口、外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯時序產(chǎn)生芯片和微小型液晶驅(qū) 動電路，其中，高速數(shù)據(jù)接口、外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯時 序產(chǎn)生芯片作為處理器芯片的外圍器件，與其共同組成下位目標(biāo)機(jī)； 邏輯時序產(chǎn)生芯片直接與外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、微小型液晶驅(qū)動電路相連，作為視頻信號時序發(fā)生部分；微小型液晶驅(qū)動電路直接 與微小型光電液晶顯示器相連，驅(qū)動微小型光電液晶顯示器顯示圖像； 上位機(jī)通過高速數(shù)據(jù)接口向下位目標(biāo)機(jī)發(fā)送動態(tài)圖像數(shù)據(jù)。
上位機(jī)可以選擇PC機(jī)，也可以選擇非PC機(jī)的其他嵌入式系統(tǒng)；
處理器芯片可以選擇MCU、 DSP或者ARM;
邏輯時序產(chǎn)生芯片可以選擇CPLD，也可以選擇FPGA;
在選擇高速數(shù)據(jù)接口時，可以選擇百兆及以上的網(wǎng)口，也可以選 擇支持USB2.0高速傳輸模式的USB接口 ；
圖像數(shù)據(jù)緩沖存儲器可以選擇靜態(tài)存儲器，也可以選擇動態(tài)存儲 器，也可以選擇閃存Flash,存儲器的容量不得小于一幀圖像的大?。?br> 有益效果
本發(fā)明對比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
1. 首次將微小型液晶圖形發(fā)生器引入到光電圖像傳輸技術(shù)中，將 數(shù)字化、自動化和微小型化引入到光學(xué)參數(shù)測量儀器中；
2. 以微小型液晶上的動態(tài)圖像作為動態(tài)場景仿真的背景，可以減 小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸體積，使系統(tǒng)更加緊湊；
3. 采用高速數(shù)據(jù)接口和邏輯可編程器件，可以保證圖像數(shù)據(jù)傳輸 的實(shí)時性和動態(tài)圖像的刷新率，從而保證動態(tài)場景仿真的效果。


圖1為微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置示意圖； 圖2為具體實(shí)施方案系統(tǒng)框圖3為微小型液晶驅(qū)動電路框圖4為XGA視頻生成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的程序流程圖5為XGA視頻格式生成圖。
其中l(wèi)-上位機(jī)、2-下位目標(biāo)機(jī)、3-視頻信號時序發(fā)生部分、4-微小型光電液晶顯示器、5-USB接口芯片的地址總線、6-USB接口芯 片的數(shù)據(jù)總線、7-SRAM地址總線、8-SRAM數(shù)據(jù)總纟^、 9-SRAM控 制信號、10-液晶驅(qū)動信號、11-模擬視頻信號、12-行同步信號、13-場同步信號、14-MCU的控制信號。
具體實(shí)施例方式
下面以XILINX Vertex-4 FPGA、 CY7C68013 USB接口芯片、 CY7C1354B SRAM和ADV7125數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片組成的目標(biāo)下位機(jī)，結(jié) 合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
(a) 下位目標(biāo)機(jī)(2)的高速數(shù)據(jù)接口選擇USB總線接口，接口芯片 選擇可支持高速傳輸模式的CY7C68013，用兩片SRAM進(jìn)行圖像數(shù)據(jù) 緩沖存儲，因?yàn)槲⑿⌒鸵壕Х直媛实囊?，兩片SRAM的存儲空間應(yīng) 不小于768KB,數(shù)模轉(zhuǎn)換選擇8位三路高速DAC轉(zhuǎn)換芯片ADV7125， 整個系統(tǒng)框圖如圖2所示；
(b) 選擇0.9英寸、1024x768像素、符合XGA視頻格式的高分辨 率微小型光電液晶顯示器(4)，其驅(qū)動電路設(shè)計根據(jù)LCX029液晶芯片 的顯示需求，結(jié)合芯片工作的典型電路以及SONY推薦的驅(qū)動方案， 同時考慮到芯片的采購現(xiàn)狀，主體選用了 SONY公司的幾款外圍驅(qū)動 芯片分別為CXA2111R、 CXA3512R、 CXD3500R、 CXA3106AQ，接 收FLEX10K10A電路板一路模擬視頻信號輸入以及圖像顯示所必需的 行、場同步信號，通過上述芯片完成對模擬信號的調(diào)理，并產(chǎn)生出符 合液晶顯示要求的行場掃描信號，整個系統(tǒng)框圖如圖3所示；
(c) XGA視頻生成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的程序流程圖如圖4所示，圖中可以 表示出系統(tǒng)所包含的三大功能區(qū)"圖形數(shù)據(jù)存儲"、"總線切換"以及
"XGA信號生成"的邏輯關(guān)系。其中，輸入/掃描使能信號由USB接 口芯片CY7C68013的一個管腳控制，當(dāng)有圖像信號經(jīng)USB接口芯片 輸入FPGA時，輸入/掃描使能信號被置低，此時，F(xiàn)PGA將USB接口 芯片地址總線(5)、數(shù)據(jù)總線(6)及由片選信號、輸入使能信號、輸出使 能信號組成的MCU控制信號(14)，以此完成上位機(jī)(l)向SRAM輸入 數(shù)字分劃圖形數(shù)據(jù)的過程。當(dāng)圖像信號傳輸完畢后，上位機(jī)給USB接 口芯片字節(jié)指令，并將輸入/掃描使能信號置高，F(xiàn)PGA同時切斷USB 接口芯片與SRAM的相應(yīng)總線及控制信號的連接，并將自身內(nèi)部地址 總線、數(shù)據(jù)總線、片選信號、輸入使能信號、輸出使能信號連接至SRAM 相應(yīng)總線及控制信號接口 ，而后開始掃描SRAM上存儲的數(shù)字分劃圖形數(shù)據(jù)，并生成標(biāo)準(zhǔn)的XGA信號，經(jīng)過VHDL程序設(shè)計，可以在微 小型光電液晶顯示器上顯示灰度條紋圖，如圖5所示，以驗(yàn)證通過程 序設(shè)計后，視頻信號時序發(fā)生部分(3)輸出XGA視頻信號時序的正確 性；
(d) 在USB固件程序設(shè)計中，需要初始化特殊功能寄存器的初始 值，以實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)備屬性和功能，輔助完成設(shè)備的重枚舉過程，包 括模擬設(shè)備的斷開與重現(xiàn)連接，對收到的設(shè)置包進(jìn)行分析判斷，從而 對主機(jī)的設(shè)備請求做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，完成主機(jī)對設(shè)備的配置任務(wù)，并 控制數(shù)據(jù)接收和發(fā)送以及對中斷的處理；
(e) USB設(shè)備驅(qū)動程序提供連接計算機(jī)硬件的軟件接口樞紐，當(dāng)硬 件連接到系統(tǒng)后，系統(tǒng)首先提示選擇INF文件。通過CY7C68013默認(rèn) 的廠商和產(chǎn)品域，設(shè)備找到INF文件中對應(yīng)的固件驅(qū)動程序，等固件 下載到硬件后，設(shè)備會進(jìn)入重枚舉，接著，硬件運(yùn)行固件程序，從而 完成設(shè)備的配置；
(f) 上位機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)向USB,設(shè)備發(fā)送指定 數(shù)量的數(shù)據(jù)，將所需的符合應(yīng)用要求的一幀幀圖像通過USB總線接口 向目標(biāo)下位機(jī)不間斷的發(fā)送出去。
此實(shí)施案例通過一系列的措施成功搭建了目標(biāo)下位機(jī)平臺，并做 了相應(yīng)的軟件程序設(shè)計，實(shí)現(xiàn)在0.9英寸、1024x768像素、符合XGA 視頻格式的高分辨率微小型液晶上刷新率不低于25幀/秒的動態(tài)圖像 傳輸。
以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作了說明，但這些說明不 能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要 求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動都是本發(fā)明的保護(hù)范 圍。 .
權(quán)利要求
1.微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置，包括上位機(jī)、微小型光電液晶顯示器，其特征在于還包括處理器芯片、高速數(shù)據(jù)接口、外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯時序產(chǎn)生芯片和微小型液晶驅(qū)動電路，其中，高速數(shù)據(jù)接口、外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、邏輯時序產(chǎn)生芯片作為處理器芯片的外圍器件，與其共同組成下位目標(biāo)機(jī)；邏輯時序產(chǎn)生芯片直接與外部存儲器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、微小型液晶驅(qū)動電路相連，作為視頻信號時序發(fā)生部分；根據(jù)上述的組件連接方式，圖像傳輸是通過以下路徑來實(shí)現(xiàn)的微小型液晶驅(qū)動電路直接與微小型光電液晶顯示器相連，驅(qū)動微小型光電液晶顯示器顯示圖像；上位機(jī)通過高速數(shù)據(jù)接口向下位目標(biāo)機(jī)發(fā)送動態(tài)圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置， 其特征在于上位機(jī)可以選擇PC機(jī)，也可以選擇非PC機(jī)的其他嵌 入式系統(tǒng)。 ^
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置， 其特征在于處理器芯片可以選擇MCU、 DSP或者ARM。
4. 根據(jù)權(quán)利1所述的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置， 其特征在于邏輯時序產(chǎn)生芯片可以選擇CPLD，也可以選擇FPGA。
5. 根據(jù)權(quán)利1所述的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置， 其特征在于在選擇高速數(shù)據(jù)接口時，可以選擇百兆及以上的網(wǎng)口， 也可以選擇支持USB2.0高速傳輸模式的USB接口 。
6. 根據(jù)權(quán)利1所述的微小型光電液晶顯示器動態(tài)圖像傳輸裝置， 其特征在于圖像數(shù)據(jù)緩沖存儲器可以選擇靜態(tài)存儲器，也可以選擇 動態(tài)存儲器，還可以選擇閃存Flash,存儲器的容量不得小于一幀圖 像的大小。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電圖像傳輸技術(shù)領(lǐng)域，可用于動態(tài)場景仿真、光學(xué)測量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、性能評估等多個方面。提出可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)圖像傳輸?shù)脑O(shè)計方案和硬件平臺。以高速數(shù)據(jù)接口、邏輯可編程器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片和靜態(tài)存儲器搭建硬件平臺，通過合理設(shè)計固件程序、設(shè)備驅(qū)動程序和上位機(jī)應(yīng)用程序，高速圖像數(shù)據(jù)從上位機(jī)通過接口進(jìn)行傳輸，下位機(jī)將圖像數(shù)據(jù)緩沖處理后產(chǎn)生行、場同步信號，在微小型液晶圖形發(fā)生器上以XGA視頻格式顯示動態(tài)圖像。本發(fā)明首次將微小型液晶圖形發(fā)生器引入到光電圖像傳輸技術(shù)中，以微小型液晶圖形發(fā)生器上的動態(tài)圖像作為動態(tài)場景仿真的背景，減小了光學(xué)系統(tǒng)的尺寸體積，使系統(tǒng)更加緊湊，并將數(shù)字化、自動化和微小型化引入到光學(xué)參數(shù)測量儀器中。
文檔編號G01M11/02GK101587009SQ20091008837
公開日2009年11月25日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者川 何, 劉金華, 孫若端, 張旭升, 林家明 申請人:北京理工大學(xué)