CN108810431B - 多通道低频cmos串行图像数据的训练方法 - Google Patents

多通道低频cmos串行图像数据的训练方法 Download PDF

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Abstract

多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，涉及航天应用的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，解决现有串行数据训练方法存在仅能检测到一个数据跳变区域甚至检测不到数据跳变区域，且根据窄采样范围内获得的采样信息来确定最佳数据采样位置，存在采样裕量小或盲目扩大采样区域导致采样出现亚稳态等问题，本发明提出基于高频采样的串行图像数据训练方法，使用串行图像数据数倍的高于IODELAY参考时钟频率的采样时钟对输入的串行数据进行采样，并分别在不同的计数值下检测数据跳变位置，从而获得尽可能宽的数据稳定采样时序裕量，保证系统稳定可靠工作。

Description

多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法
技术领域
本发明涉及一种多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，具体涉及一种基于航天应用的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法。
背景技术
通常CMOS图像传感器输出的串行图像数据时钟频率高于IODELAY的参考时钟频率，在进行位校正过程中串行数据的采样位置遍历整个时钟周期；但在某些高轨道低分辨率对地观测应用中，串行图像数据时钟频率低于IODELAY的参考时钟频率，可调节的采样范围低于数据时钟周期，按照常规的串行数据训练方法存在仅能检测到一个数据跳变区域甚至检测不到数据跳变区域。
若使用多个DCM来改变采样时钟的相位，采样位置可遍历整个数据时钟周期，但存在单片FPGA内DCM数量有限，使用多片FPGA会导致功耗、体积增大的问题。若仅根据窄采样范围内获得的采样信息来确定最佳数据采样位置，要么存在采样裕量小的问题，要么存在盲目扩大采样区域导致采样出现亚稳态的问题。
发明内容
本发明为解决现有串行数据训练方法存在仅能检测到一个数据跳变区域甚至检测不到数据跳变区域，且根据窄采样范围内获得的采样信息来确定最佳数据采样位置，存在采样裕量小或盲目扩大采样区域导致采样出现亚稳态等问题，提供一种基于航天应用的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法。
基于航天应用的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，该方法的具体实现过程为：
低频晶振产生的时钟经时钟分路器进行分频，分频后分别产生串行图像数据频率为finter的CMOS串行时钟，时钟频率为fsample的采样时钟以及参考频率为fiodelay的参考时钟并送入成像控制器；
所述成像控制器将串行图像数据频率为finter的CMOS串行时钟送入多通道CMOS探测器，所述多通道CMOS探测器输出的多通道数据送入成像控制器进行串并转换，采用基于计数器的复选器进行不同采样区段的选择，实现输入串行图像数据的全范围采样；
多通道低频CMOS串行图像数据的最佳采样位置的确定方法如下：
当采样过程中数据跳变沿位置对应一个计数器位置时，设定稳定采样的两个临界点分别是第一个稳定采样的临界点(i,tap1)和第二个稳定采样的临界点(i,tap2)，其中tap1和tap2为稳定采样的两个临界点时Iodelay对应的延迟值，i为计数器的计数值，且tap2＞tap1；则稳定采样眼宽度以tap数表示为：
(n-1)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)，tapmax为Iodelay的最大延迟值；n为大于1的正整数，为计数器的最大值，m为大于1的正整数；
则最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i,tap2)的距离为：
Figure GDA0002955859580000021
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000022
当采样过程中数据跳变沿位置对应两个计数器位置时；
设定稳定采样的两个临界点分别为第一个稳定采样的临界点(i-1,tap1)和第二个稳定采样的临界点(i,tap2)，则稳定采样眼宽度为：
(n-2)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)，最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i,tap2)的距离为
Figure GDA0002955859580000023
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000024
当采样过程中数据跳变沿位置对应多于两个计数器位置时；
最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i+m,tap2)的距离为
Figure GDA0002955859580000025
以第二个稳定采样的临界点(i+m,tap2)作为起始点，距离
Figure GDA0002955859580000026
的位置表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，即：
Figure GDA0002955859580000031
Figure GDA0002955859580000032
则最终表示为(r,s)；
Figure GDA0002955859580000033
Figure GDA0002955859580000034
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000035
本发明的有益效果：
1、本发明所述的数据训练方法不需要基于DCM进行低频串行图像数据的训练，使用单片FPGA即可，可大大缩小系统的体积、功耗；
2、本发明所述的数据训练方法不需要提高串行图像数据的时钟频率，从而降低探测器的工作频率，不仅可以降低探测器的功耗，减小对光机部分的影响，而且可增加探测器与后级处理电路的距离，进一步降低对光机部分的影响；
3、本发明通过高频采样的计数位置结合IODELAY的精细相位调整，可实现整个数据时钟周期内的精细采样，从而获得稳定可靠的数据采样位置。
附图说明
图1为本发明所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法的系统结构图；
图2为本发明所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法中单通道低频CMOS串行图像数据的处理流程图；
图3为采用本发明所述的本发明所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法采样过程中数据跳变沿位置对应一个计数器位置的原理示意图；
图4为采用本发明所述的本发明所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法采样过程中数据跳变沿位置对应两个计数器位置的原理示意图；
图5为采用本发明所述的本发明所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法采样过程中数据跳变沿位置对应多个计数器位置的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，结合图1为多通道低频CMOS串行图像数据的训练系统，低频晶振产生的时钟经时钟分路器后，分频产生频率为finter的CMOS串行时钟，频率为fsample的采样时钟，以及频率为fiodelay的参考时钟送入成像控制器内。成像控制器将频率为finter的CMOS串行时钟送入多通道CMOS探测器内，多通道CMOS探测器输出的多通道数据送入成像控制器进行串并转换。
多通道低频CMOS串行图像数据的最佳采样位置的确定方法如下：
(1)、采样过程中数据跳变沿位置仅对应一个计数器位置
采样过程中数据跳变沿位置仅对应一个计数器位置(存在可能的n个计数位置)，如图中的i，稳定采样的两个临界点分别是(i,tap1)，(i,tap2)，其中tap1和tap2为稳定采样的两个临界点时Iodelay对应的延时值，i为计数器的计数值，且tap2＞tap1。则稳定采样眼宽度以tap数表示为：
(n-1)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)，tapmax为Iodelay的最大延迟值。
此时最佳的采样位置距离(i,tap2)为
Figure GDA0002955859580000041
本实施方式中，以第二个稳定采样的临界点(i,tap2)作为起始点，距离
Figure GDA0002955859580000042
的位置可以表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，
Figure GDA0002955859580000043
则最终表示为(r,s)；
Figure GDA0002955859580000051
Figure GDA0002955859580000052
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000053
(2)、采样过程中数据跳变沿位置对应两个计数器位置
采样过程中数据跳变沿位置仅对应两个计数器位置(存在可能的n个计数位置)，如图中的i-1和i，稳定采样的两个临界点分别是(i-1,tap1)，(i,tap2)，其中tap1和tap2为稳定采样的两个临界点时Iodelay对应的延时值，i-1和i为计数器的计数值。则稳定采样眼宽度以tap数表示为：
(n-2)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)此时最佳的采样位置距离(i,tap2)为
Figure GDA0002955859580000054
本实施方式中，以第二个稳定采样的临界点(i,tap2)作为起始点，距离
Figure GDA0002955859580000055
的位置可以表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，
Figure GDA0002955859580000056
则最终表示为(r,s)
Figure GDA0002955859580000057
Figure GDA0002955859580000061
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000062
(3)、采样过程中数据跳变沿位置对应多于两个计数器位置
采样过程中数据跳变沿位置对应多于两个计数器位置(存在可能的n个计数位置)，如图中的i-1、i直到i+m，稳定采样的两个临界点分别是(i-1,tap1)，(i+m,tap2)，其中tap1和tap2为稳定采样的两个临界点时Iodelay对应的延时值，i-1和i+m为计数器的计数值。则稳定采样眼宽度以tap数表示为：
(n-2-m)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)
tapm为Iodelay的最大延迟值。
此时最佳的采样位置距离(i+m,tap2)的距离为
Figure GDA0002955859580000063
以第二个稳定采样的临界点(i+m,tap2)作为起始点，距离
Figure GDA0002955859580000064
的位置表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，即：
Figure GDA0002955859580000065
Figure GDA0002955859580000066
则最终表示为(r,s)；
Figure GDA0002955859580000067
Figure GDA0002955859580000068
最佳的采样位置为：
Figure GDA0002955859580000071
结合图2说明本实施方式，图2为成像控制器内部单通道低频CMOS串行图像数据的处理流程图，串行数据经过参考频率为fiodelay的Iodelay进行精细的相位延时，然后采用频率为fsample的时钟基于Iserdes进行串并转换，最后基于计数器的复选器进行不同采样区段(n个区段)的选择，实现输入串行图像数据的全范围采样。
多通道低频CMOS串行图像数据的采样时钟频率fsample为串行图像数据频率finter的γ(γ为大于1的正整数)倍，且满足(γ-1)finter＜fiodelay≤γfinter
其中fiodelay的频率通常为200MHz或者300MHz。本实施方式低频晶振采用武汉海创公司的产品；时钟分路器采用TI公司的CDCM7005；成像控制器采用Virtex5系列FPGA；CMOS图像传感器采用长光辰芯公司的TDI CMOS图像传感器。

Claims (3)

1.多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，其特征是；该方法由以下过程实现：
低频晶振产生的时钟经时钟分路器进行分频，分频后分别产生串行图像数据频率为finter的CMOS串行时钟，时钟频率为fsample的采样时钟以及参考频率为fiodelay的参考时钟并送入成像控制器；
所述成像控制器将串行图像数据频率为finter的CMOS串行时钟送入多通道CMOS探测器，所述多通道CMOS探测器输出的多通道数据送入成像控制器进行串并转换，采用基于计数器的复选器进行不同采样区段的选择，实现输入串行图像数据的全范围采样；
多通道低频CMOS串行图像数据的最佳采样位置的确定方法分为几下三种情况：
一、当采样过程中数据跳变沿位置对应一个计数器位置时，设定稳定采样的两个临界点分别是第一个稳定采样的临界点(i,tap1)和第二个稳定采样的临界点(i,tap2)，其中tap1和tap2为稳定采样的两个临界点时Iodelay对应的延迟值，i为计数器的计数值，且tap2＞tap1；则稳定采样眼宽度以tap数表示为：
(n-1)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)，tapmax为Iodelay的最大延迟值；n为大于1的正整数，为计数器的最大值；
则最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i,tap2)的距离为：
Figure FDA0002955859570000011
以第二个稳定采样的临界点(i,tap2)作为起始点，距离
Figure FDA0002955859570000012
的位置表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，
Figure FDA0002955859570000013
则最终表示为(r,s)
Figure FDA0002955859570000014
Figure FDA0002955859570000021
最佳的采样位置为：
Figure FDA0002955859570000022
二、当采样过程中数据跳变沿位置对应两个计数器位置时；
设定稳定采样的两个临界点分别为第一个稳定采样的临界点(i-1,tap1)和第二个稳定采样的临界点(i,tap2)，则稳定采样眼宽度为：(n-2)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)，最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i,tap2)的距离为
Figure FDA0002955859570000023
以第二个稳定采样的临界点(i,tap2)作为起始点，距离
Figure FDA0002955859570000024
的位置表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，
Figure FDA0002955859570000025
Figure FDA0002955859570000026
则最终表示为(r,s)
Figure FDA0002955859570000027
Figure FDA0002955859570000028
最佳的采样位置为：
Figure FDA0002955859570000029
三、当采样过程中数据跳变沿位置对应多于两个计数器位置时；
设定稳定采样的两个临界点分别为(i-1,tap1)，(i+m,tap2)，i-1和i+m为计数器的计数值；则稳定采样眼宽度为：(n-2-m)×tapmax+(tapmax-tap2+tap1)；
最佳的采样位置与第二个稳定采样的临界点(i+m,tap2)的距离为
Figure FDA0002955859570000031
以第二个稳定采样的临界点(i+m,tap2)作为起始点，距离
Figure FDA0002955859570000032
的位置表示为：第二个稳定采样的临界点+距离，即：
Figure FDA0002955859570000033
Figure FDA0002955859570000034
则最终表示为(r,s)；
Figure FDA0002955859570000035
Figure FDA0002955859570000036
最佳的采样位置为：
Figure FDA0002955859570000037
2.根据权利要求1所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，其特征在于，成像控制器内部单通道低频CMOS串行图像数据的处理流程为，串行数据经过参考频率为fiodelay的Iodelay进行相位延时，然后采用时钟频率为fsample的时钟基于Iserdes进行串并转换，最后基于计数器的复选器进行不同采样区段的选择，实现输入串行图像数据的全范围采样。
3.根据权利要求1所述的多通道低频CMOS串行图像数据的训练方法，其特征在于，多通道低频CMOS串行图像数据的时钟频率fsample为串行图像数据频率finter的γ倍，且满足(γ-1)finter＜fiodelay≤γfinter，γ为大于1的正整数，且与n相等。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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