基于VxWorks的多CCD扫描仪数据采集系统设计与实现

论文摘要

大幅面工程扫描设备是针对特殊用户需求设计的,一般具有幅面大、数字化困难等特点。它主要用于实现军事、测绘、建筑等一些特殊领域工程图纸的数字化。由于单CCD光路的成像范围有限,多CCD技术的研究与应用就显得格外重要。多CCD有助于提高扫描幅面,并且同时提高扫描精度和扫描速度。本课题以多CCD扫描仪设备为研究对象,通过对传统多CCD结构的分析,提出了一种基于VxWorks的双层多CCD数据采集结构,通过在多个CCD控制芯片与PC机之间加入两层嵌入式控制系统的方法,巧妙地解决了多CCD之间的并行工作、图像拼接与裁减、图像数据的存储与传输、图像的水平错位等问题。双层数据采集结构真正的实现了多路CCD并行扫描、并行数据读取,从根本上了提高了扫描速度。文中详细论述了双层多CCD数据采集结构的设计思想、过程及软件的具体实现,并对多CCD下图像的水平错位问题做了讨论,给出了一种双层多CCD结构下图像水平错位的处理方法。最后通过实践的方法,验证了双层数据采集系统的可行性与正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源及主要工作
• 1.3 论文的章节安排
• 第二章 数据采集系统整体设计
• 2.1 扫描仪数据采集系统的研究任务
• 2.2 面临的问题
• 2.3 系统设计新思想
• 2.4 数据采集系统结构建立
• 2.4.1 传统多CCD结构
• 2.4.2 单层多CCD结构
• 2.4.3 双层多CCD结构
• 2.5 软件、硬件平台选择
• 2.5.1 软件平台选择
• 2.5.2 硬件平台选择
• 2.6 采集系统整体设计
• 2.7 软件系统
• 2.8 小结
• 第三章 VxWorks操作系统及数据采集系统平台建立
• 3.1 VxWorks操作系统
• 3.1.1 VxWorks操作系统简介
• 3.1.2 内核组件
• 3.1.3 多任务环境
• 3.2 板级支持包
• 3.3 VxWorks在Pentium机上的启动
• 3.4 Tornado集成开发环境
• 3.5 数据采集系统开发平台建立
• 3.5.1 前端系统开发平台建立
• 3.5.2 主控系统开发平台建立
• 3.6 小结
• 第四章 VxWorks下LM9833 驱动开发
• 4.1 LM9833 USB接口介绍
• 4.1.1 控制端点（Control Endpoint）
• 4.1.2 中断端点（Interrupt Endpoint）
• 4.1.3 批量端点（Bulk In Endpoint和Bulk Out Endpoint）
• 4.1.4 LM9833 特殊寄存器
• 4.2 VxWorks下USB协议栈分析
• 4.2.1 USB驱动结构概述
• 4.2.2 USB设备驱动程序注册
• 4.2.3 设备标识（Node ID）
• 4.2.4 回调（Callback）
• 4.2.5 数据传输
• 4.3 LM9833 扫描仪设备驱动在VxWorks下的实现
• 4.3.1 LM9833 设备描述符
• 4.3.2 向应用程序提供的接口函数
• 4.3.3 LM9833 驱动程序注册
• 4.3.4 设备访问技术
• 4.3.5 设备读写
• 4.3.6 驱动程序程序模块加载
• 4.4 小结
• 第五章 数据采集系统软件设计与实现
• 5.1 软件系统总体设计
• 5.1.1 软件总体设计及功能划分
• 5.1.2 主控系统与PC机网络通信
• 5.1.3 主控系统与前端系统网络通信
• 5.1.4 通信命令格式
• 5.1.5 用户操作抽象
• 5.1.6 系统工作流程
• 5.2 前端系统软件设计
• 5.2.1 系统功能
• 5.2.2 任务划分
• 5.2.3 图像数据缓存
• 5.2.4 命令接收与处理
• 5.2.5 LM9833 图像数据读取
• 5.2.6 图像数据传输
• 5.3 主控系统软件设计
• 5.3.1 系统功能
• 5.3.2 任务划分
• 5.3.3 系统初始化
• 5.3.4 命令接收与处理
• 5.3.5 数据拼接与裁减
• 5.4 图像水平拼齐
• 5.4.1 图像水平错位现象
• 5.4.2 图像错位处理
• 5.5 小结
• 第六章 系统测试与调试
• 6.1 系统部分功能测试
• 6.1.1 LM9833 读取测试
• 6.1.2 网络通信测试
• 6.2 调试中遇到的问题及解决方法
• 6.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果