CN115033519B - 长时间工作的探测器spi寄存器的预防打翻方法 - Google Patents

长时间工作的探测器spi寄存器的预防打翻方法 Download PDF

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Abstract

长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，涉及探测器SPI寄存器的预防打翻方法，解决现有技术容易出现高能粒子把探测器内部寄存器打翻而出现错误的寄存器值被执行，存在影响最终的输出图像质量，及造成CMOS探测器的损坏等问题，本方法通过内部设置的定时器，定时从存储成像参数的RAM中读出寄存器值并经并串转化后送入探测器。通过与成像控制器的交互握手，在接收新的成像参数后写入RAM中；在无新成像参数时，将三个RAM中的成像参数进行比较，将不一致的RAM内的数据进行相同修改。控制器并根据摄像任务间隔时间的长短，选择定时给成像单元发送成像参数；或将探测器下电后重新上电再发成像参数；或整个焦面下电后再上电，探测器上电后再发成像参数。

Description

长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法
技术领域
本发明涉及一种探测器SPI寄存器的预防打翻方法，具体涉及一种长时间工作探测器SPI寄存器的预防打翻方法。
背景技术
CMOS探测器在轨应用，特别在空间环境恶劣的应用时，容易出现高能粒子把探测器内部寄存器打翻而出现错误的寄存器值被执行，可能影响最终的输出图像质量，也可能造成CMOS探测器的损坏。常规的CMOS探测器的SPI读写操作方法是在上电时把探测器内部所有SPI寄存器都更新一遍，而仅在摄像前需要更改成像参数时，仅对需要改变值的寄存器进行更新，而处于摄像状态时不更新探测器的寄存器值。这样，当出现探测器的SPI寄存器值被高能粒子打翻后，除非重新上电或者更新对应寄存器值时，被打翻的寄存器值才可能恢复回正常的状态。
发明内容
本发明为解决现有CMOS探测器在轨应用时，容易出现高能粒子把探测器内部寄存器打翻而出现错误的寄存器值被执行，存在影响最终的输出图像质量，以及造成CMOS探测器的损坏等问题，提供一种长时间工作探测器SPI寄存器的预防打翻方法。
长时间工作探测器SPI寄存器的预防打翻方法，该方法通过CMOS成像系统实现，该方法具体实现过程为：
通过在成像控制器内部设置定时器，定时从存储成像参数的存计器RAM中读出SPI寄存器值，并经并串转化后送入成像探测器；通过相机控制器与成像控制器的交互握手，所述成像控制器接收到新的成像参数后写入RAM中；在无新成像参数时，将成像控制器内部三个SPI RAM中的成像参数进行比较，将不一致的SPI RAM内的数据修改为与另两个SPI RAM内的数据相同；成像控制器根据摄像任务间隔时间的长短，分别选择定时给成像控制器发送成像参数更新SPI寄存器内的值；或将成像探测器下电后重新上电，再向成像探测器发送成像参数更新SPI寄存器内的值；或整个焦面下电后再上电，成像探测器上电后再向成像探测器发送成像参数更新SPI寄存器内的值。
本发明的有益效果：
1、本发明中，采用三个SPI RAM的三模冗余，可以减小FPGA被打翻的概率；
2、本发明中，在摄像状态下进行探测器的SPI刷新，可以避免探测器的SPI寄存器被打翻的概率；
3、本发明中，每个多光谱的行周期进行一次SPI寄存器的更新，而且更新结束在时序复位前，让寄存器和探测器内部的分频器同时更新。
附图说明
图1为本发明所述的高稳定性的成像系统的框图；
图2为探测器SPI寄存器的更新流程图；
图3为SPI读写操作的状态机控制原理图。
具体实施方式
结合图1至图3说明本实施方式，长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，该方法通过如图1所标的高稳定性的CMOS成像系统实现，该成像系统主要包含成像探测器、驱动和控制电路、成像控制器、存储器、数传接口电路。成像控制器产生的驱动和控制信号，经驱动和控制电路后，送入成像探测器；其中产生的时序复位信号，在每行对探测器进行时序复位。成像探测器输出的数字图像数据，经成像控制器处理后，经数传接口电路输出。
通过内部设置的定时器，定时从存储成像参数的存储器RAM中读出相关的寄存器值并经并串转化后送入探测器。通过与成像控制器的交互握手，在接收到新的成像参数后写入RAM中；而在无新成像参数时，将三个SPI RAM中的成像参数进行比较，将不一致的那个SPI RAM内的数据修改为相同。控制器根据摄像任务间隔时间的长短，分别选择定时给成像控制器发送成像参数；或者将探测器下电后重新上电再发成像参数；或者焦面下电后再上电，探测器上电后再发成像参数。
所述成像控制器包括SPI_RAM、SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3、MUX复位模块以及422解析模块；
如图2所示，在非摄像状态下，422解析模块接收到新的成像参数后，经MUX复用模块，然后同时写入SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3；从SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3读出的数据经三模判断模块后写入SPI_RAM，再经并串转换，最后以串行数据送入成像探测器。
在摄像状态下，在每个b谱(全色谱段)的行周期定时进行SPI写操作；从SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3读出后进行三模判断模块，从SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3读出的数据经三模判断模块后写入SPI_RAM，再经并串转换，最后以串行数据送入成像探测器；当三个SPI RAM中存在不一致状态，则同时把经三模冗余处理后读出的数据同时写入SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3对应的地址中。
如图3所示，SPI读写操作的状态机控制如图3，在探测器未上电前处于无SPI读写操作的上电空闲态；当检测到上电脉冲后，进入所有寄存器值都写的状态，将所有的寄存器值都写入探测器，写操作结束后返回上电空闲态；当在摄像状态下每次收到多光谱行启动脉冲，进入所有寄存器值都写的状态，将所有的寄存器值都写入探测器，写操作结束后返回上电空闲态；当在非摄像状态下收到模式参数，进入写入模式相关的参数的状态，将模式相关的寄存器值写入探测器，写操作结束后返回上电空闲态；当在非摄像状态下收到增益参数，进入写入增益相关的参数的状态，将增益相关的寄存器值写入探测器，写操作结束后返回上电空闲态。
本实施方式中，控制器根据摄像任务间隔时间的长短，分别选择(1)定时给成像控制器发送成像参数来更新寄存器内的值(时间短，将SPI寄存器内的值重新写一遍；)；(2)将探测器下电后重新上电再发成像参数来更新寄存器内的值(时间稍长，探测器下电后重新上电，再把SPI寄存器内的值重新写一遍；)；(3)整个焦面下电后再上电，探测器上电后再发成像参数来更新寄存器内的值(时间足够长，成像控制器的FPGA和探测器都下电再上电，再将SPI寄存器内的值重新写一遍)。
焦面下电的条件是距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over、探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over、焦面下电指令发出的持续时间tfocal_plane_power_over、焦面上电指令发出到FPGA配置数据加载配置完毕tfocal_plane_power_begin、探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin、摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和；即：
tjiange＞tshoot_over+tsensor_power_over+tfocal_plane_power_over+tfocal_plane_power_begin+tsensor_power_begin+tshoot_begin
探测器下电的条件是距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over、探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over、探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin、摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin；小于等于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over、探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over、焦面下电指令发出的持续时间tfocal_plane_power_over、焦面上电指令发出到FPGA配置数据加载配置完毕tfocal_plane_power_begin、探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin、摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和。即：
发送成像参数是距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over、摄像开始的间隔时间tshoot_begin，小于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over、探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over、探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin、摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和。即：
本实施方式中，在焦面上电或者探测器上电后摄像开始前，可改变成像参数；在摄像开始后，并不改变成像参数的内容，仅仅进行成像参数SPI的寄存器的刷新；
本实施方式中，SRAM的读写控制逻辑为：当无读写操作时，则由成像控制器向相机控制器输出空闲状态信号的高电平，否则输出低电平；相机控制器检测到空闲状态信号的情况下，则在定时长度满足的情况下，输出成像工作参数；当未检测到空闲状态信号，则不输出信号。
本实施方式中，每个多光谱的行周期进行一次SPI寄存器的更新，而且更新结束在时序复位前；每次定时刷新前检测是否有读操作，若无读操作，则可进行写操作。
本实施方式中，SPI RAM1、SPI RAM2、SPI RAM3的读操作在每行多光谱行周期定时到启动，同时要求无新的成像参数和相机控制器发送的刷新操作；SPI RAM1、SPI RAM2、SPIRAM3的写操作发生在接收到相机控制器发送的刷新操作或者从SPI RAM1、SPI RAM2、SPIRAM3中读出的数据比较不一致的时候。

Claims (9)

1.长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，该方法通过CMOS成像系统实现，其特征是：该方法具体实现过程为：
通过在成像控制器内部设置定时器，定时从存储成像参数的存计器RAM中读出SPI寄存器值，并经并串转化后送入成像探测器；通过相机控制器与成像控制器的交互握手，所述成像控制器接收到新的成像参数后写入RAM中；
在无新成像参数时，将成像控制器内部三个SPI RAM中的成像参数进行比较，将不一致的SPI RAM内的数据修改为与另两个SPI RAM内的数据相同；成像控制器根据摄像任务间隔时间的长短，分别选择定时向成像控制器发送成像参数更新SPI寄存器内的值；或将成像探测器下电后重新上电，再发送成像参数更新SPI寄存器内的值；或整个焦面下电后再上电，成像探测器上电再发送成像参数更新SPI寄存器内的值。
2.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：
SPI寄存器读写操作的状态机控制过程为：在成像探测器未上电前处于无SPI读写操作的上电空闲态；当检测到上电脉冲后，进入所有寄存器值都写的状态，将所有的寄存器值都写入成像探测器，写操作结束后返回上电空闲态；
当在摄像状态下每次收到多光谱行启动脉冲，进入所有寄存器值都写的状态，将所有的寄存器值都写入成像探测器，写操作结束后返回上电空闲态；
当在非摄像状态下收到模式参数，进入写入模式相关的参数的状态，将模式SPI寄存器值写入成像探测器，写操作结束后返回上电空闲态；当在非摄像状态下收到增益参数，进入写入增益的参数的状态，将增益相关的寄存器值写入成像探测器，写操作结束后返回上电空闲态。
3.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：在非摄像状态下，422解析模块接收到新的成像参数后，经复用模块MUX后同时写入三个SPI RAM，将经三个SPI RAM读出的数据同时输入三模判断模块后写入SPI_RAM，再经并串转换，最后以串行数据传送至成像探测器。
4.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：在摄像状态下，在每个b谱的行周期定时进行SPI写操作；经三个SPI RAM读出后的数据通过三模判断模块进行判断后写入SPI_RAM，再经并串转换，最后将串行数据送入成像探测器；
当三个SPI RAM中的数据存在不一致时，则同时将经三模判断模块进行三模冗余处理后读出的数据同时写入对应三个SPI RAM的地址中。
5.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：焦面下电的条件为：距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over，成像探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over，焦面下电指令发出的持续时间tfocal_plane_power_over，焦面上电指令发出到成像控制器配置数据加载配置完毕时间tfocal_plane_power_begin，成像探测器进行各电源分时加电时间以及摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和；
探测器下电的条件为：距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over，成像探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over，成像探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin以及摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和；小于等于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over，成像探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over，焦面下电指令发出的持续时间tfocal_plane_power_ove，焦面上电指令发出到FPGA配置数据加载配置完毕tfocal_plane_power_begin，成像探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin以及摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和；
向成像探测器发送成像参数的条件为：距离下次摄像的间隔时间tjiange大于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over和摄像开始的间隔时间tshoot_begin之和；小于摄像结束指令发出的持续时间tshoot_over，成像探测器下电指令发出的持续时间tsensor_power_over，成像探测器进行各电源分时加电包括寄存器配合和重新训练的时间tsensor_power_begin以及摄像开始指令发出的持续时间tshoot_begin之和。
6.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：在焦面上电或者成像探测器上电后摄像开始前，改变成像参数；在摄像开始后，不改变成像参数的内容，仅进行成像参数SPI寄存器的刷新。
7.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：三个SPI RAM的读写控制逻辑为：当无读写操作时，则由成像控制器向相机控制器输出空闲状态信号的高电平，否则输出低电平；相机控制器检测到空闲状态信号的情况下，则在定时长度满足的情况下，输出成像工作参数；当未检测到空闲状态信号，则不输出信号。
8.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：每个多光谱的行周期进行一次SPI寄存器的更新，且更新结束在时序复位前；每次定时刷新前检测是否有读操作，若无读操作，则进行写操作。
9.根据权利要求1所述的长时间工作的探测器SPI寄存器的预防打翻方法，其特征在于：三个SPI RAM的读操作在每行多光谱行周期定时到时启动，同时要求无新的成像参数和相机控制器发送的刷新操作；三个SPI RAM的写操作发生在接收到相机控制器发送的刷新操作或者从三个SPI RAM中读出的数据进行比较存在不一致的情况。
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