CN104735371B - 一种基于ccd数字模型的用于仿真的数据源建立方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源建立方法，AD对CCD模拟信号进行相关双采样到n个不同数据，用n个数字信号模拟CCD模拟信号。在使用AD进行仿真时，需要通过AD的采样值确定被测软件配置AD时设置的采样位置，按照AD对CCD模拟信号相关双采样特点，通过差值唯一的序列确定AD采样的数值，从而确定采样位置。因此建立CCD模拟信号的数字模型，通过n个数字信号模拟CCD模拟信号，找到一个包含n个数的序列，序列中任意两数的差唯一，以此n个数作为模拟信号数字模型的值。本发明用于航天遥感相机视频电路FPGA软件系统仿真中，解决数字仿真中无法提供模拟信号源的问题，实现系统仿真自动化验证，提高仿真效率。

Description

一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源建立方法
技术领域
本发明涉及一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源提供方法，用于航天遥感相机视频电路中FPGA软件的系统验证。
背景技术
在FPGA发展到百万门级的今天，FPGA所实现的功能越来越复杂，软件越来越大。为了保证FPGA产品的可靠性，必须对FPGA软件进行充分的验证，验证工作已经占到了整个FPGA设计工作量的70％，所以验证工作的效率决定了这个FPGA产品设计的可靠性和开发效率。航天应用中对可靠性的要求更为严格，所以对航天遥感相机中FPGA产品的验证就更为重要。
当对FPGA软件进行仿真验证时，如果FPGA的功能包括驱动或读写外部设备，如DDR、Sram、AD等，那么仿真验证就需要相应器件的仿真模型，否则就无法进行准确的仿真。对视频电路的FPGA软件进行系统仿真时，CCD就成为FPGA软件的一个外部设备，那么，对于系统仿真而言，建立起CCD模拟信号的数字仿真模型至关重要。目前并没有一种CCD模拟信号的数字模型，所以，本发明首先填补了这一空白，解决了视频电路FPGA软件系统仿真时缺少信号源的问题；其次，根据AD采样的特点，通过n个数字信号模拟CCD模拟信号，与实际情况相同，完全能够模拟AD对CCD模拟信号的采样情况；最后，n个数字信号任意两数的差值唯一，通过差值唯一的序列，我们能确定AD采样采到的数值，从而确定了被测软件配置AD时设置的采样位置。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术不足，提供了一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源建立方法，解决了视频电路FPGA软件系统仿真时缺少信号源的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源建立方法，步骤如下：
(1)模数转换器AD对CCD模拟信号进行相关双采样时，对模拟信号设置n个采样点，采样到n个不同数据，在进行数字仿真时，用n个数字信号模拟CCD模拟信号，建立通用CCD模拟信号的数字模型，该通用CCD模拟信号的数字模型为包括n个数的序列{a1、a2、a3、…ai、…、an}，i为从4到n的整数，n为非零正整数
(2)在使用AD模型进行仿真时，通过AD模型的采样值确定被测软件配置AD时设置的采样位置，按照AD对CCD模拟信号相关双采样特点，通过差值唯一的序列确定AD采样采到的数值，从而确定了被测软件配置AD时设置的采样位置，即要求任意两个相关双采样的差值唯一，即在n个数字信号中，任意取三个数，任意两数的差值不相等；得到步骤(1)中n个数序列的初始数序列a1、a2、a3的值，该初始数序列的值按升序排列，且a3-a2/＝a2-a1/＝a3-a1；
(3)计算步骤(2)初始数序列中任意两数的差，并将差值存储到差值存储库中；
(4)开始查找下一个数ai，ai的初始值为数序列中ai-1的数值加1，i为从4到n的整数；
(5)将ai的数值依次与数序列中所有的数作减法运算，得到多个差值，将该多个差值与步骤(3)的差值存储库中的数进行比较，如果差值存储库中存在步骤(5)的这个差值，则该ai的数值舍弃，即不是要找的n个数序列中数值，ai的当前数值加1，重复步骤(5)；
(6)如果差值存储库中不存在这个差值，则将ai的数值保存到所找的n个数序列中，并将该差值存储到差值存储库中；
(7)将i的值加1，重复步骤(5)，直至i＝n，找到n个数序列，进行步骤(8)；
(8)步骤(7)找到n个数序列，且n个数序列中任意两数差值唯一；
(9)将步骤(8)建立的通用CCD模拟信号的数字模型，用于视频电路系统测试平台的CCD数据源。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)目前并没有一种CCD模拟信号的数字模型，所以，本发明首先填补了这一空白，解决了视频电路FPGA软件系统仿真时缺少信号源的问题；
(2)本发明根据AD采样的特点，通过n个数字信号模拟CCD模拟信号，与实际情况相同，完全能够模拟AD对CCD模拟信号的采样情况；
(3)本发明中n个数字信号任意两数的差值唯一，通过差值唯一的序列，能确定AD采样采到的数值，从而确定了被测软件配置AD时设置的采样位置。
附图说明
图1视频电路系统测试平台；
图2数字信号与模拟信号的对应关系；
图3查找数字信号的软件流程图。
具体实施方式
如图1所示，FPGA积分时间软件、焦面软件和信号处理软件构成视频电路FPGA软件系统，FPGA软件系统测试平台产生积分时间所需激励，积分时间软件生成焦面软件和信号处理软件所需的时钟、同步以及三线串口信号，控制焦面软件和信号处理软件的工作；焦面软件根据收到的时间、同步信号生成CCD驱动信号，驱动CCD模型产生CCD数字信号；信号处理软件根据收到的时间、同步信号生成AD驱动信号，驱动AD模型对CCD模型输出的信号进行相关双采样，并对AD模型输出的信号进行数据合成；最后，FPGA软件系统测试平台对信号处理软件输出的数据进行自动化检测，完成自动化验证。
如图2所示，实验选取的AD对CCD模拟信号进行相关双采样时，对模拟信号设置48个采样点，可以采样到48个不同数据，所以，在进行数字仿真时，用48个数字信号模拟CCD模拟信号，数字信号的频率为CCD模拟信号频率的48倍，数字信号与AD采样时钟的相位关系为时钟上升沿对准数据中央。至此就建立起了CCD模拟信号的数字模型。
接下来就是要确定数字模型的数值。在使用AD模型进行仿真时，需要通过AD模型的采样值确定被测软件配置AD时设置的采样位置，按照AD对CCD模拟信号相关双采样特点，通过差值唯一的序列，我们能确定AD采样采到的数值，从而确定了被测软件配置AD时设置的采样位置。因此要求任意两个相关双采样的差值唯一，即在48个数字信号中，任意取四个数，任意两数的差值不相等，这样可以通过建立差值与采样位置的查找表的方法，通过信号处理软件输出的数据确定AD采样位置。
这样，确定CCD模拟信号数字模型的数值问题就转化为一个数学问题：寻找一个包含48个正整数的序列，序列中任意取四个数，任意两数的差值不相等。为了找到这样一个正整数数列，方法流程图如图3所示。步骤如下：
(1)建立通用CCD模拟信号的数字模型，包括48个数序列，48个数序列的初始数序列为a1、a2、a3，该初始数序列的值按升序排列，且a3-a2/＝a2-a1/＝a3-a1，如：0、1、3；
(2)然后计算步骤(1)初始数序列中任意两数的差，并将差值存储到差值存储库中；
(3)开始查找下一个数ai，ai的初始值为数序列中ai-1的数值加1，i为从4到48的整数；
(4)将ai的数值依次与数序列中所有的数做减法运算，得到多个差值，将该多个差值与步骤(2)的差值存储库中的数进行比较，如果差值存储库中存在步骤(4)的这个差值，则该ai的数值舍弃，即不是要找的48个数序列中数值，ai的当前数值加1，重复步骤(4)；
(5)如果差值存储库中不存在这个差值，则保存将ai的数值保存到所找的48个数序列中，并将该差值存储到差值存储库中；
(6)将i的值加1，重复步骤(4)，直至i＝48；
(7)即找到48个数序列，且48个数序列中任意两数差值唯一的序列；
(8)将步骤(7)建立的通用CCD模拟信号的数字模型，用于视频电路系统测试平台的CCD数据源。
本发明解决了视频电路FPGA软件系统仿真时缺少信号源的问题，可以用于航天遥感相机视频电路FPGA软件系统仿真中，解决数字仿真中无法提供模拟信号源的问题，实现系统仿真的自动化验证，提高仿真效率。

Claims (1)

1.一种基于CCD数字模型的用于仿真的数据源建立方法，其特征在于步骤如下：
(1)模数转换器AD对CCD模拟信号进行相关双采样时，对模拟信号设置n个采样点，采样到n个不同数据，在进行数字仿真时，用n个数字信号模拟CCD模拟信号，建立通用CCD模拟信号的数字模型，该通用CCD模拟信号的数字模型为包括n个数的序列{a1、a2、a3、…ai、…、an}，i为从4到n的整数，n为非零正整数；
(2)在使用AD模型进行仿真时，通过AD模型的采样值确定被测软件配置AD时设置的采样位置，按照AD对CCD模拟信号相关双采样特点，通过差值唯一的序列确定AD采样采到的数值，从而确定了被测软件配置AD时设置的采样位置，即要求任意两个相关双采样的差值唯一，即在n个数字信号中，任意取三个数，任意两数的差值不相等；得到步骤(1)中n个数序列的初始数序列a1、a2、a3的值，该初始数序列的值按升序排列，且a3-a2≠a2-a1≠a3-a1；
(3)计算步骤(2)初始数序列中任意两数的差，并将差值存储到差值存储库中；
(4)开始查找下一个数ai，ai的初始值为数序列中ai-1的数值加1，i为从4到n的整数；
(5)将ai的数值依次与数序列中所有的数作减法运算，得到多个差值，将该多个差值与差值存储库中的数进行比较，如果差值存储库中存在步骤(5)多个差值中的任一差值，则该ai的数值舍弃，即不是要找的n个数的序列中数值，ai的当前数值加1，重复步骤(5)；
(6)如果差值存储库中不存在这个差值，则将ai的数值保存到所找的n个数的序列中，并将该差值存储到差值存储库中；
(7)将i的值加1，重复步骤(5)，直至i＝n，找到n个数的序列，进行步骤(8)；
(8)步骤(7)找到n个数序列，且n个数的序列中任意两数差值唯一，从而得到通用CCD模拟信号的数字模型；
(9)将步骤(8)建立的通用CCD模拟信号的数字模型，用于视频电路系统测试平台的CCD数据源。
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