CN109413354B - 一种红外探测器接口转接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于图像传输技术领域，具体涉及一种红外探测器接口转接装置。该装置包括电源模块、图像信号接收模块、图像数据整理模块、图像数据输出模块、探测器通讯及控制接口转接模块，以及模拟视频转接模块。该装置能够完成探测器的供电转接、图像信号转接和探测器控制信号转接等功能。通过该装置，探测器可在保持隔离特性的前提下，提供系统集成与测试手段，与后端系统或标准Camera Link视频采集系统对接，完成系统集成与探测器数据采集，为探测器的实用化提供技术支持。本发明提出的接口转接装置，不仅能够应用于红外探测器的系统集成，同时还能为实验室条件下进行探测器数据采集与性能测试提供手段。
Description
技术领域
本发明属于图像传输技术领域，具体涉及一种特别适用于采用LVDS信号交流耦合传输方式的红外探测器的接口转接装置。
背景技术
红外技术因其具有全天时、全天候探测能力等诸多优点，已被广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等领域。红外探测器是红外技术的核心，由于红外信号微弱，红外探测器对噪声比较敏感。为了提高抗干扰能力，红外探测系统往往采用LVDS信号交流耦合隔离传输接口，但是由于该接口非标准视频接口，给探测器的系统集成及前期调试带来了诸多不便，所以亟需一种转接装置以解决接口标准化的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出一种红外探测器接口转接装置，以解决如何在保证红外探测器LVDS信号交流耦合传输技术优势的前提下实现接口转接的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种红外探测器接口转接装置，该装置包括图像信号接收模块、图像数据整理模块、图像数据输出模块、探测器通讯及控制接口转接模块，以及模拟视频转接模块；
图像信号接收模块的输入端与红外探测器的输出端相连，用于接收红外探测器输出的LVDS图像信号；
图像数据整理模块分别与图像信号接收模块的输出端和图像数据输出模块的输入端相连，用于将图像接收模块输出的图像信号整理为图像数据后，传输至图像数据输出模块；
图像数据输出模块的输出端与后端系统相连，用于向后端系统输出Camera Link图像数据；
探测器通讯及控制接口转接模块分别与红外探测器和后端系统相连，用于在红外探测器与后端系统之间转接双向通信信号、成像控制信号以及成像状态信号；
模拟视频转接模块分别与红外探测器和监视器相连，用于将红外探测器的模拟视频输出至监视器。
进一步地，该装置还包括电源模块，电源模块用于将外部电源接入装置，为装置以及红外探测器供电。
进一步地，该电源模块采用两级DC/DC电压变换器完成。
进一步地，该电源模块采用TI公司的TPS5410D与凌特公司的LTC3621配合实现；其中，由TPS5410D先完成外部电源的一级接入，TPS5410D的输出端与LTC3621的输入端连接，由LTC3621完成电源二级转换，转换成装置所需的直流供电电压。
进一步地，该图像信号接收模块由现场可编程逻辑器件与串并转换芯片组成；其中，串并转换芯片与红外探测器的输出端相连，用于隔离接收红外探测器输出的LVDS交流耦合信号，以及完成时钟恢复、数据串并转换功能；现场可编程逻辑器件用于完成对串并转换芯片的初始化配置，并接收转换后的并行数据。
进一步地，该图像信号接收模块采用XILINX公司的现场可编程逻辑器件XC6SLX4-TQG144作为主控制器，与晶振和程序存储器相连，构成现场可编程逻辑器件最小系统；其中，串并转换芯片采用MAXIM公司的MAX9248ECM；程序存储器采用Micron公司的SPI FLASH，型号为N25Q032-A13ESC40E。
进一步地，该现场可编程逻辑器件使用其内部逻辑资源实现图像数据整理模块，接收图像信号接收模块输出的并行数据，并将数据格式转换为标准Camera Link接口数据格式，输出至图像数据输出模块。
进一步地，该图像数据输出模块由现场可编程逻辑器件与视频接口芯片组成，用于将图像数据整理模块整理后的数据传输至视频接口芯片，并输出至后端系统；其中，视频接口芯片采用TI公司的DS90CR285MTD，并采用3M公司的连接器N10226-52B2PC作为输出连接器，完成标准Camera Link接口数据的输出。
进一步地，该探测器通讯及控制接口转接模块与后端系统的串口通信通过现场可编程逻辑器件与串口通信接口芯片配合实现，通信数据接入现场可编程逻辑器件，提供双向电平转换通道，并且通过标准Camera Link接口完成图像数据与通信数据的传输；探测器通讯及控制接口转接模块与红外探测器的通信通过现场可编程逻辑器件与隔离传输芯片配合实现，通过隔离传输保证红外探测器对外的隔离特性；其中，串口通信接口芯片采用TI公司的DS90LV019TMTC；隔离传输芯片由AD公司的磁隔芯片ADUM5402与接口芯片ADM3490共同实现，
进一步地，该装置支持探测器成像控制信号的接入及成像状态信号的输出，通过现场可编程逻辑器件与RS-422接口芯片或LVDS接口芯片配合，接收后端系统的外触发信号等控制信号，将其连入现场可编程逻辑器件，由现场可编程逻辑器件通过隔离传输芯片传输给红外探测器，现场可编程逻辑器件通过上述隔离传输芯片接收红外探测器的成像状态信号，并通过RS-422接口芯片或LVDS接口芯片，实现成像状态信号向后端系统的对外输出。
(三)有益效果
本发明提出的红外探测器接口转接装置，该接口转接装置包括电源模块、图像信号接收模块、图像数据整理模块、图像数据输出模块、探测器通讯及控制接口转接模块，以及模拟视频转接模块。该装置能够完成红外探测器的供电转接、图像信号转接和红外探测器控制信号转接等功能。通过该装置，红外探测器可在保持隔离特性的前提下，提供系统集成与测试手段，与后端系统或标准Camera Link视频采集系统对接，完成系统集成与探测器数据采集，为红外探测器的实用化提供技术支持。本发明提出的红外探测器接口转接装置，不仅能够应用于红外探测器的系统集成，同时还能够为实验室条件下进行探测器数据采集与性能测试提供手段，该装置的实时性好、集成度高、通用性强，具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例的红外探测器接口转接装置原理框图；
图2为本发明实施例的红外探测器接口转接装置实施示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例提出一种红外探测器接口转接装置，其原理如图1所示。该接口转接装置包括，电源模块、图像信号接收模块、图像数据整理模块、图像数据输出模块、探测器通讯及控制接口转接模块，以及模拟视频转接模块。
具体来说，如图2所示，电源模块用于将外部电源接入接口转接装置，为接口转接装置以及红外探测器及其制冷机供电。本实施例中，电源模块采用两级DC/DC电压变换器完成，采用TI公司的TPS5410D与凌特公司的LTC3621配合实现。其中，TPS5410D支持5.5V-36V的宽压范围输入，由TPS5410D先完成外部电源的一级接入，TPS5410D的输出端与LTC3621的输入端连接，由LTC3621完成电源二级转换，转换成本装置所需的直流3.3V和直流1.2V供电电压。
图像信号接收模块的输入端与红外探测器的输出端相连，用于接收红外探测器输出的LVDS图像信号。本实施例中，图像信号接收模块由现场可编程逻辑器件与串并转换芯片及其外围电路组成。串并转换芯片与红外探测器的输出端相连，用于隔离接收红外探测器输出的LVDS交流耦合信号，以及完成时钟恢复、数据串并转换等功能。现场可编程逻辑器件用于完成对串并转换芯片的初始化配置，并接收转换后的并行数据。本实施例中，采用XILINX公司的现场可编程逻辑器件XC6SLX4-TQG144作为主控制器，其与晶振和程序存储器相连，构成现场可编程逻辑器件最小系统，程序存储器采用Micron公司的SPI FLASH，型号为N25Q032-A13ESC40E。串并转换芯片采用MAXIM公司的MAX9248ECM。
图像数据整理模块分别与图像信号接收模块的输出端和图像数据输出模块的输入端相连，用于将图像接收模块输出的图像信号整理为图像数据后，传输至图像数据输出模块。本实施例中，现场可编程逻辑器件使用其内部逻辑资源实现图像数据整理模块，接收图像信号接收模块输出的并行数据，并将数据格式转换为标准Camera Link接口数据格式，输出至图像数据输出模块。
图像数据输出模块的输出端与后端系统相连，用于向后端系统输出Camera Link图像数据。本实施例中，图像数据输出模块由现场可编程逻辑器件与视频接口芯片及其外围电路组成，用于将图像数据整理模块整理后的数据传输至视频接口芯片并输出至后端系统。本实施例中，视频接口芯片采用TI公司的DS90CR285MTD，并采用3M公司的连接器N10226-52B2PC作为输出连接器，完成标准Camera Link接口数据的输出。
探测器通讯及控制接口转接模块分别与红外探测器和后端系统相连，用于在红外探测器与后端系统之间转接双向通信信号、成像控制信号以及成像状态信号。其中，探测器通讯及控制接口转接模块与后端系统的串口通信通过现场可编程逻辑器件与TI公司的串口通信接口芯片DS90LV019TMTC配合实现，通信数据接入现场可编程逻辑器件，可提供双向电平转换通道，并且用户可通过标准Camera Link接口完成图像数据与通信数据的传输，无需单独增加串口通信连接器。探测器通讯及控制接口转接模块与红外探测器的通信通过现场可编程逻辑器件与隔离传输芯片配合实现，隔离传输芯片由AD公司的磁隔芯片ADUM5402与接口芯片ADM3490共同实现，隔离传输可保证红外探测器对外的隔离特性。此外，本红外探测器接口转接装置支持探测器成像控制信号的接入及成像状态信号的输出，通过现场可编程逻辑器件与RS-422接口芯片或LVDS接口芯片配合，接收后端系统的外触发信号等控制信号，将其连入现场可编程逻辑器件，由现场可编程逻辑器件通过隔离传输芯片传输给红外探测器以控制其曝光，现场可编程逻辑器件也可通过隔离传输芯片接收红外探测器的成像状态信号，并通过RS-422接口芯片或LVDS接口芯片，实现成像状态信号向后端系统的对外输出。
模拟视频转接模块分别与红外探测器和监视器相连，用于将红外探测器的模拟视频输出至监视器。其中，模拟视频转接模块由一路射频连接器与红外探测器相连实现，可用于视频至监视器的输出。
本发明利用现场可编程逻辑器件的DCM时钟管理资源模块与乒乓缓存输出原理，解决了图像数据整理模块中由于部分探测器输出无行消隐期以及跨时钟域图像传输所引入的问题。
实践证明，本发明提出的红外探测器接口转接装置在保证红外探测器隔离特性的前提下，实时性好、集成度高、通用性强，对红外探测器的实用化具有积极的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种红外探测器接口转接装置，其特征在于，所述装置包括图像信号接收模块、图像数据整理模块、图像数据输出模块、探测器通讯及控制接口转接模块，以及模拟视频转接模块；其中，
所述图像信号接收模块的输入端与红外探测器的输出端相连，用于接收所述红外探测器输出的LVDS图像信号；所述图像信号接收模块由现场可编程逻辑器件与串并转换芯片组成；其中，所述串并转换芯片与所述红外探测器的输出端相连，用于隔离接收所述红外探测器输出的LVDS交流耦合信号，以及完成时钟恢复、数据串并转换功能；所述现场可编程逻辑器件用于完成对所述串并转换芯片的初始化配置，并接收转换后的并行数据；
所述图像数据整理模块分别与所述图像信号接收模块的输出端和所述图像数据输出模块的输入端相连，用于将所述图像信号接收模块输出的图像信号整理为图像数据后，传输至所述图像数据输出模块；
所述图像数据输出模块的输出端与后端系统相连，用于向所述后端系统输出CameraLink图像数据；
所述探测器通讯及控制接口转接模块分别与所述红外探测器和后端系统相连，用于在所述红外探测器与后端系统之间转接双向通信信号、成像控制信号以及成像状态信号；其中，所述探测器通讯及控制接口转接模块与所述后端系统的串口通信通过所述现场可编程逻辑器件与串口通信接口芯片配合实现，通信数据接入所述现场可编程逻辑器件，提供双向电平转换通道，并且通过标准Camera Link接口完成图像数据与通信数据的传输；所述探测器通讯及控制接口转接模块与所述红外探测器的通信通过所述现场可编程逻辑器件与隔离传输芯片配合实现，通过隔离传输保证所述红外探测器对外的隔离特性；其中，所述串口通信接口芯片采用TI公司的DS90LV019TMTC；所述隔离传输芯片由AD公司的磁隔芯片ADUM5402与接口芯片ADM3490共同实现；
所述模拟视频转接模块分别与所述红外探测器和监视器相连，用于将所述红外探测器的模拟视频输出至所述监视器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于将外部电源接入所述装置，为所述装置以及红外探测器供电。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电源模块采用两级DC/DC电压变换器完成。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电源模块采用TI公司的TPS5410D与凌特公司的LTC3621配合实现；其中，由TPS5410D先完成外部电源的一级接入，TPS5410D的输出端与LTC3621的输入端连接，由LTC3621完成电源二级转换，转换成所述装置所需的直流供电电压。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像信号接收模块采用XILINX公司的现场可编程逻辑器件XC6SLX4-TQG144作为主控制器，与晶振和程序存储器相连，构成现场可编程逻辑器件最小系统；其中，所述串并转换芯片采用MAXIM公司的MAX9248ECM；所述程序存储器采用Micron公司的SPI FLASH，型号为N25Q032-A13ESC40E。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述现场可编程逻辑器件使用其内部逻辑资源实现图像数据整理模块，接收所述图像信号接收模块输出的并行数据，并将数据格式转换为标准Camera Link接口数据格式，输出至所述图像数据输出模块。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像数据输出模块由所述现场可编程逻辑器件与视频接口芯片组成，用于将所述图像数据整理模块整理后的数据传输至视频接口芯片，并输出至后端系统；其中，所述视频接口芯片采用TI公司的DS90CR285MTD，并采用3M公司的连接器N10226-52B2PC作为输出连接器，完成标准Camera Link接口数据的输出。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置支持探测器成像控制信号的接入及成像状态信号的输出，通过所述现场可编程逻辑器件与RS-422接口芯片或LVDS接口芯片配合，接收所述后端系统的外触发信号，将其连入所述现场可编程逻辑器件，由所述现场可编程逻辑器件通过所述隔离传输芯片传输给所述红外探测器，所述现场可编程逻辑器件通过上述隔离传输芯片接收所述红外探测器的成像状态信号，并通过RS-422接口芯片或LVDS接口芯片，实现成像状态信号向所述后端系统的对外输出。
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