CN109495701B - 解决视频adc芯片单粒子翻转及锁定问题的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的系统及方法。实现了ADC芯片发生单粒子翻转或者锁定问题时的自我修复。该系统包括CCD探测器，FPGA芯片、ADC芯片、电源芯片和CAMERALINK接口芯片；通过执行在FPGA芯片中的以下步骤来实现该功能：【1】确定关键参数值；【2】系统上电，对ADC芯片的寄存器进行定时刷新；【3】第一次故障判断；【4】第一次故障处理；【5】ADC芯片继续工作，继续对ADC芯片的寄存器进行定时刷新；【6】第二次故障判断；【7】第二次故障处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的系统及方法。
背景技术
ADC芯片是CCD相机中至关重要的器件之一，担负着将CCD输出的模拟信号转换成数字信号的任务。ADC芯片的工作主要分为采样和量化两个部分。
目前，CCD相机使用的ADC芯片的功能越来越多，性能指标越来越高。在使用时往往要配置大量的参数到ADC芯片的寄存器中，这就使得工作在恶劣环境中的ADC芯片容易出现故障，比如发生单粒子效应。
单粒子效应是指单个高能粒子穿过微电子器件的灵敏区时造成器件状态的非正常改变的一种辐射效应，主要包括单粒子翻转和单粒子锁定。单粒子翻转是指单粒子入射器件逻辑状态出现翻转的现象。单粒子锁定是指单粒子入射产生瞬态电流导致设备的功能性破坏的现象。
ADC芯片发生单粒子翻转或者锁定时会出现故障从而导致无法正常输出图像数据的数字信号。这时，整台相机就会故障，无法正常工作。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，实现ADC芯片在发生单粒子翻转或者锁定时可以进行故障排除，达到自我修复的目的，本发明提供了一种解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的系统及方法。
本发明的基本原理是：
针对单粒子翻转的情况，采用循环刷新寄存器的方法，来解决因寄存器发生单粒子翻转而导致的图像数据无法正常输出的问题。
针对单粒子锁定的情况，采用对ADC芯片进行复位并配置寄存器以及重新上电并配置寄存器的操作，来解决寄存器发生单粒子锁定而导致的循环刷新寄存器ADC芯片仍然无法正常工作的问题。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的系统，该系统包括CCD探测器，FPGA芯片、ADC芯片、电源芯片和 CAMERALINK接口芯片；
FPGA芯片为CCD探测器、ADC芯片提供驱动信号，并为电源芯片提供使能信号；
CCD探测器输出的模拟信号进入ADC芯片进行数模转换变成数字信号，ADC芯片输出的数字信号进入FPGA芯片进行格式整理，FPGA 芯片将最终的图像数据通过CAMERALINK接口芯片传输到外部设备上进行显示。
其中，ADC芯片采用ADDI7004，电源芯片采用MPD23797，FPGA芯片采用XC7A100T，CAMERALINK接口芯片采用DS90CR287。
采用上述系统，通过以下步骤，实现本发明的方法：
【1】确定关键参数值；
所述关键参数包括ADC芯片掉电需要的最小时间T0与上电需要的最小时间T1；
ADC芯片的复位时间T2；
ADC芯片判断为故障时间阈值T3；
两次故障之间的最小间隔时间T4；
【2】系统上电，对ADC芯片的寄存器进行定时刷新；同时对ADC 芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T；
【3】当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；当T＞T3时，则判断为ADC芯片发生故障；
【4】第一次故障处理
停止刷新寄存器，将ADC芯片的外部复位信号置为低电平，当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对ADC 芯片重新进行初始化参数配置操作；在此期间，FPGA对ADC芯片对应的图像自动填0；
【5】ADC芯片继续工作，继续对ADC芯片的寄存器进行定时刷新，同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T；
【6】当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；
当T3＜T≤T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且复位没有解决寄存器的单粒子锁定问题，采用步骤【7】进行故障处理；
当T＞T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且第一次故障处理解决了寄存器的单粒子锁定问题，则继续采用步骤【4】进行故障处理；
【7】第二次故障处理
停止寄存器的刷新，将ADC芯片的电源芯片的使能置为无效，进行掉电操作；
掉电时间达到T0之后，将电源芯片的使能置为有效，进行上电操作；
上电时间达到T1之后，将ADC芯片的外部复位信号置为低电平，当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对 ADC芯片重新进行初始化参数配置操作；在此期间FPGA对ADC芯片对应的图像自动填0。
ADC芯片继续工作，继续对ADC芯片的寄存器进行定时刷新，同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T；
当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；
当T3＜T≤T4时，则判断为ADC芯片发生故障，则判定ADC芯片彻底损坏无法修复。则对ADC进行复位、ADC芯片寄存器参数初始化配置，一直停留在步骤【8】；
当T＞T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且第二次故障处理解决了寄存器的单粒子锁定问题，则继续采用步骤【4】进行故障处理。
本发明的技术效果：
1、本发明采用的定时刷新寄存器解决了单粒子翻转的问题，利用复位、重新配置参数、掉电、上电、复位等操作解决了ADC芯片的单粒子锁定的问题，对CCD相机的工作起到了一定的保护作用。
2、本发明的方法能够及时的处理ADC的故障，在一定程度上降低了CCD相机对ADC芯片等级的要求。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面对结合图1、图2对本发明的方法进行进一步的介绍：
如图1所示，该系统主要由CCD探测器，FPGA芯片、ADC芯片、电源芯片和CAMERALINK接口芯片组成。FPGA芯片为CCD探测器、ADC芯片提供驱动信号，并为电源芯片提供使能信号；
CCD输出的模拟信号进入ADC芯片进行数模转换变成数字信号， ADC输出的数字信号进入FPGA进行格式整理，FPGA将最终的图像数据通过CAMERALINK接口芯片传输到计算机上进行显示。其中，ADC芯片采用ADDI7004，电源芯片采用MPD23797，FPGA芯片采用XC7A100T， CAMERALINK接口芯片采用DS90CR287。
本发明采用上述系统，进行的方法步骤如下，且下列步骤运行在 FPGA芯片中，如图2所示：
1、确定该方法中的关键参数值。
关键参数值包括ADC芯片掉电需要的最小时间T0与上电需要的最小时间T1，ADC芯片的复位时间T2，ADC芯片判断为故障时间阈值 T3(即ADC芯片输出异常的时间)，两次故障之间的最小间隔时间T4。
2、在ADC芯片工作的时候，对ADC芯片的寄存器进行定时刷新，同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T。
3、故障判断
当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；当T＞T3时，则判断为ADC芯片发生故障，且寄存器可能发生了单粒子锁定。
4、第一次故障处理
停止刷新寄存器，将ADC芯片的外部复位信号置为低电平。当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对ADC 芯片进行上电初始化操作，即重新配置所有的寄存器参数。在执行该步骤期间，FPGA会对该ADC芯片对应的图像自动填0，以保证图像输出的完整性。
5、ADC芯片继续工作，对ADC芯片的寄存器进行定时刷新，同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T。
6、第二次故障判断
情况A：当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；
情况B：当T3＜T≤T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且复位没有解决寄存器的单粒子锁定问题，执行步骤【7】
情况C：当T＞T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且上一次复位解决了寄存器的单粒子锁定问题，再次执行步骤【4】；
【7】针对情况B的故障处理
停止寄存器的刷新，将ADC芯片的电源芯片的使能置为无效，进行掉电操作；
掉电时间达到T0之后，将电源芯片的使能置为有效，进行上电操作；
上电时间达到T1之后，对ADC芯片进行复位、配置寄存器参数的操作；在执行该操作期间，FPGA会对该ADC芯片对应的图像自动填0，以保证图像输出的完整性。
这时停止寄存器的刷新，再次对ADC芯片进行复位，具体操作过程是：将ADC芯片的外部复位信号置为低电平，当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对ADC芯片重新进行初始化参数配置操作；在执行该操作期间，FPGA会对该ADC芯片对应的图像自动填0，以保证图像输出的完整性。
7、为了避免ADC芯片彻底损坏无法恢复而出现的反复上电的现象，已经进行过掉电上电操作的ADC芯片，不再进行掉电上电操作。对于后面出现的判断为单粒子锁定的问题，只执行复位、配置寄存器操作，即步骤【4】的操作。
Claims (3)
1.一种解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的方法，其特征在于，采用的系统包括CCD探测器，FPGA芯片、ADC芯片、电源芯片和CAMERALINK接口芯片；
FPGA芯片为CCD探测器、ADC芯片提供驱动信号，并为电源芯片提供使能信号；
CCD探测器输出的模拟信号进入ADC芯片进行数模转换变成数字信号，ADC芯片输出的数字信号进入FPGA芯片进行格式整理，FPGA芯片将最终的图像数据通过CAMERALINK接口芯片传输到外部设备上进行显示，并在该系统的FPGA芯片中执行以下步骤：
【1】确定关键参数值；
所述关键参数包括ADC芯片掉电需要的最小时间T0与上电需要的最小时间T1；
ADC芯片的复位时间T2；
ADC芯片判断为故障时间阈值T3；
两次故障之间的最小间隔时间T4；
【2】系统上电，对ADC芯片的寄存器进行定时刷新；同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T；
【3】第一次故障判断
情况A1：当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；
情况B1：当T＞T3时，则判断为ADC芯片发生故障；
【4】第一次故障处理
停止刷新寄存器，将ADC芯片的外部复位信号置为低电平，当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对ADC芯片重新进行初始化参数配置操作；在此期间，FPGA对ADC芯片对应的图像自动填0；
【5】ADC芯片继续工作，继续对ADC芯片的寄存器进行定时刷新，同时对ADC芯片输出的行标志字进行检测，计算相邻两个行标志字的间隔T；
【6】第二次故障判断
情况A2：当T≤T3时，则判断为ADC芯片工作正常，不采取额外的操作；
情况B2：当T3＜T≤T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且复位没有解决寄存器的单粒子锁定问题，采用步骤【7】进行故障处理；
情况C：当T＞T4时，则判断为ADC芯片发生故障，且第一次故障处理解决了寄存器的单粒子锁定问题，则继续采用步骤【4】进行故障处理；
【7】对故障情况B2的处理；
停止寄存器的刷新，将ADC芯片的电源芯片的使能置为无效，进行掉电操作；
掉电时间达到T0之后，将电源芯片的使能置为有效，进行上电操作；
上电时间达到T1之后，将ADC芯片的外部复位信号置为低电平，当复位信号的低电平持续时间达到T2之后，复位信号置为高电平，对ADC芯片重新进行初始化参数配置操作；在此期间FPGA对ADC芯片对应的图像自动填0。
2.根据权利要求1所述的解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的方法，其特征在于：
在第二次故障处理后，若再次出现故障情况B2，则判定ADC芯片彻底损坏无法修复。
3.根据权利要求1所述解决视频ADC芯片单粒子翻转及锁定问题的方法，其特征在于：ADC芯片采用ADDI7004，电源芯片采用MPD23797，FPGA芯片采用XC7A100T，CAMERALINK接口芯片采用DS90CR287。
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