多传感器视觉系统高速1394总线接口电路设计

论文摘要

通常，对于小型物体，用一个视觉传感器组成的视觉测量系统，就可能满足测量要求，而对于大型被测对象，如汽车外壳各部位的定位坐标的测量，可能需要几十个视觉传感器组成一个庞大的测量系统，才能实现测量任务。由于视觉传感器输出的信号是图像信号，对于大视觉测量系统，必然是数据量大。因此，当多传感器视觉测量系统用于执行大规模生产线100％在线测量任务时，如何采用高速现场总线有效地控制各视觉传感器之间的协同工作和提高视觉传感器图像信号的传输速度，采用并行图像处理技术实时地处理各传感器的图像与图形信号，减小测量系统的测量时间，满足生产线的生产节拍要求，是多视觉测量系统必须解决的关键问题之一。为此，本文根据1394总线不仅具有高度可靠的控制指令和数据异步传输能力，同时还能具有高速同步图像传输、非常强的网络扩展和点对点通信等诸多优点，研究了高速1394总线多传感器视觉系统的控制架构与视觉图像并行采集与处理技术。利用1394总线传输速度快、能同时执行异步传输与同步传输的优点，把多传感器的控制信号网络与图像数据传输信号网络合而为一，简化整个控制系统的架构设计。文中重点研究了1394总线多传感器视觉系统的接口单元的设计技术，在接口设计中充分利用1394总线网络扩展能力强的特点，设计了可挂接多路1394数字摄像机的接口单元模块，给出了各个组成子模块的硬件结构设计方法，描述了系统1394网络通讯的流程，并编制调试软件。为了方便1394接口模块的调试和组成的视觉系统的调试，还设计了接口模块调试图像显示模块和各个摄像机节点地址LED显示单元。为了今后在该1394接口模块的基础上进一步开发相应的DSP并行图像与图形处理单元模块，在1394接口模块设计时，充分考虑了其扩展能力，在该接口模块中预留了16位并行数据读取接口，使得设计的1394总线接口模块能够与高速DSP处理器无缝链接。接口电路调试结果表明本文所设计的1394接口电路达到了预期的设计指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 视觉检测技术基础
• 1.2.1 机器视觉的理论基础
• 1.2.2 视觉检测系统的组成
• 1.2.3 多传感器视觉系统的关键技术问题
• 1.3 视觉检测系统的总线
• 1.3.1 常用总线的比较
• 1.3.2 IEEE1394的性能特点
• 1.3.3 1394总线的发展及应用
• 1.4 课题的主要目的和内容
• 第二章 1394总线技术概要
• 2.1 IEEE1394总线的系统架构
• 2.1.1 节点体系结构
• 2.1.2 总线的拓扑结构
• 2.1.3 寻址方式
• 2.1.4 通讯协议层
• 2.2 通信服务及电气接口
• 2.2.1 等时传输
• 2.2.2 异步传输
• 2.2.3 总线仲裁
• 2.2.4 电气接口与传输速率
• 2.3 1394总线的自动配置
• 2.3.1 总线复位（初始化）
• 2.3.2 树标识
• 2.3.3 自标识
• 2.4 1394总线管理
• 2.4.1 循环控制器
• 2.4.2 等时管理
• 2.4.3 电源管理
• 2.5 本章小结
• 第三章 多传感器视觉系统架构与1394总线接口设计
• 3.1 多视觉传感器1394总线控制系统架构
• 3.1.1 系统拓扑结构
• 3.1.2 传感器1394总线控制与图像处理模块
• 3.2 视觉传感器1394节点控制电路的设计
• 3.2.1 1394节点链路层的设计
• 3.2.2 1394节点物理层的设计
• 3.3 数码显示电路
• 3.4 电源模块
• 3.5 DSP图象处理电路
• 3.6 DSP的程序加载方式
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统程序框架
• 4.2 1394节点软件设计
• 4.2.1 1394节点的初始化
• 4.2.2 Configrom的配置
• 4.3 中断服务程序
• 4.4 读写异步包的实现
• 4.4.1 异步发送的实现
• 4.4.2 异步包的接收与分析
• 4.4.3 数码管的显示
• 4.5 等时传输
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统实验研究
• 5.1 1394控制电路实验
• 5.1.1 硬件电路信号检测
• 5.1.2 单片机与链路层的通讯实验
• 5.2 系统联调实验
• 5.3 系统抗干扰设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文