CN115550520A - 一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片及时序控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片及时序控制方法，包括可编程红外图像数字处理子模块、红外图像及温度采集子模块以及低噪声多通道红外偏压子模块；所述红外图像及温度采集子模块用于对红外探测器信号的调理与采集；所述低噪声多通道红外偏压子模块用于为探测器提供偏压，并为整个系统供电；所述可编程红外图像数字处理子模块用于控制红外图像及温度采集子模块，并通过LVCMOS电平信号对低噪声多通道红外偏压子模块进行使能控制；通过该方案解决了红外传感预处理分立器件实现方案的系统开发复杂度高、体积大、不利于红外传感探测系统微型化的问题。
Description
技术领域
本发明属于微电子器件技术领域，具体涉及一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片及时序控制方法。
背景技术
红外传感预处理系统是一种对红外传感器采集到的信息进行处理的系统，该系统包括红外传感信号调理、传感信号采集、传感器偏置电压产生、温度传感器驱动、温度信号采集、传感器时序驱动、数字信号处理以及图像数据传输。在红外传感系统中，需要通过偏置电压模块为红外传感器提供偏置电压，时序驱动模块为传感器提供时序驱动；然后由信号调理和信号采集模块完成图像数据的采集，实现模拟信号至数字信号的转换；再通过数字信号处理模块实现图像数据的拼接和处理；最后通过图像数据传输接口，将图像数据输出。同时为了监测传感器的工作状态，需要为温度传感模块提供驱动，并对温度信号进行采集。根据红外传感预处理的需求，红外传感预处理系统至少需要多路信号调理和采集(根据传感器阵面大小1-4路，14位ADC)、11路偏置电压产生(包含2路12位DAC)、温度采集(18位ADC)、16路时序驱动(8路输入，8路输出)、满足图像传输协议的FPGA及配置FLASH、内部供电电源。
目前，红外传感预处理系统主要FPGA+ADC/DAC等分立器件实现的方式，采用该种方式增加了红外传感预处理系统研发的复杂度，并且分立器件集成实现的预处理系统体积大、设计复杂、可靠性低，不利于红外传感系统的便携化和微型化。
发明内容
为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，该芯片包括：可编程红外图像数字处理子模块、红外图像及温度采集子模块以及低噪声多通道红外偏压子模块；红外图像及温度采集子模块和低噪声多通道红外偏压子模块均与可编程红外图像数字处理子模块连接；所述红外图像及温度采集子模块用于对红外探测器信号的调理与采集；所述低噪声多通道红外偏压子模块用于为探测器提供偏压，并为整个系统供电；所述可编程红外图像数字处理子模块用于控制红外图像及温度采集子模块，并通过LVCMOS电平信号对低噪声多通道红外偏压子模块进行使能控制。
优选的，可编程红外图像数字处理子模块包括FPGA、SPI FLASH存储器、低压差线性电源调整器；其中SPI FLASH存储器与FPGA相连，完成FPGA程序配置功能；低压差线性电源调整器为FPGA提供内核电压、IO电压以及辅助电压。
进一步的，可编程红外图像数字处理子模块还包括时序及控制子系统；时序及控制子系统与可编程逻辑芯片FPGA连接，通过可编程逻辑芯片产生控制时序。
进一步的，时序及控制子系统包括多路电平转换器和RS422适配器；多路电平转换器用于匹配红外传感器电平；RS422适配器用于对单端CMOS电平至RS422标准的差分信号的转换。
优选的，低噪声多通道红外偏压子模块包括两组多通道超低噪声电压调制器、2个低压差电源调制器、1个双路数模转换单元以及1个双路缓冲运放单元；两组多通道超低噪声电压调制器为红外传感器供电；双路数模转换单元和双路缓冲运放单元生成参考电压；2个低压差电源调制器用于提供SiP芯片内部所需的数字电源和模拟电源。
优选的，红外图像及温度采集子模块包括图像采集单元和温度采集单元；其中图像采集单元用于采集的红外图像；温度采集单元用于采集温度信息。
进一步的，图像采集单元包括：2组高速运算放大器、4组差分运算放大器、模拟滤波单元以及多通道高速模数转换器；采用2组高速运算放大器对采集的红外传感信号进行缓冲；将缓冲后的信号输入到4组差分运算放大器中进行信号调理，得到差分信号；采用模拟滤波单元对差分信号进行噪声抑制，并将抑制噪声后的信号输入到多通道高速模数转换器中进行模数转换；将转换后的信号输入到可编程红外图像数字处理子模块。
进一步的，温度采集单元包括：多通道模拟开关、电压基准以及高精度模数转换器；电压基准为高精度模数转换器提供参考电压；多通道模拟开关用于多个监控信号的路由，使高精度模数转换单元时分复用，完成多路监控信号的采样量化；温度采集单元将采集的温度信号发送到可编程红外图像数字处理子模块中，实现对红外传感器制冷工作状态的判断。
一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片的时序控制方法，该方法包括：
S1：对可编程红外图像数字处理子模块进行上电，FPGA从SPI FLASH存储器加载配置代码，实现FPGA初始化；
S2：FPGA初始化后使能模拟电源LDO4，高精度温度采集单元采集温度信号，并将采集的温度信号输入到FPGA中；FPGA发送ADC1配置代码，完成ADC1的初始化；FPGA发送红外传感器驱动时序，该驱动时序通过多路电平转换单元转换成与红外传感器相适配的时序电平，从而实现红外传感器的时序驱动；
S3：FPGA采用内部门限判断逻辑对温度信号进行判断，当传感器到达制冷温度时，使能传感器偏压，并向DAC1发送偏压配置编码；
S4：低噪声多通道红外偏压子模块中的DAC1接收来自可编程红外图像数字处理子模块的配置编码，将该编码值转换成模拟电压，经过双路缓冲运放单元OPA1实现驱动电流的增强，使得该模块有足够的驱动能力实现对红外传感器供电；
S5：红外传感器供电后采集模拟信号，并将模拟信号输入到四通道红外图像及温度采集子模块中；
S6：四通道红外图像及温度采集子模块中的OPA2、OPA3对模拟图像信号进行缓冲，输出信号S1_BUF；
S7：采用差分运算放大器OPA4、OPA5、OPA6、OPA7对信号S1_BUF进行差分处理，得到差分图像信号S1_BUF_P及S1_BUF_N；
S8：将差分图像信号S1_BUF_P和S1_BUF_N传输至抗混叠滤波单元，对图像信号进行有限带宽限制，得到S1_BUF_LF_P信号和S1_BUF_LF_N信号；
S9：四通道红外图像及温度采集子模块中的ADC1对抗混叠滤波单元输出信号为S1_BUF_LF_P,S1_BUF_LF_N进行采样量化，将量化后的信号通过串行LVDS接口传输至可编程红外图像数字处理子模块中；
S10：温度采集部分为温度敏感元件对外输出一个电压VTEMP，该电压与温度成线性关系，高精度温度信号采集单元ADC2将VTEMP电压转换成数字温度值，并通过SPI接口实时将信息传递至可编程红外图像数字处理子模块中；
S11：可编程红外图像数字处理子模块通过LVDS接口及SPI接口接收来自四通道红外图像及温度采集子模块的信息；并将四个通道的数据进行打包和图像数据处理，最后通过ASI接口传递到后级成像组件中；其中LVDS接口用于接收图像数据，SPI接口用于接收温度数据。
本发明的有益效果：
本发明通过将各个单元模块进行集成设计，使得芯片能够对红外传感预处理系统中的信号进行相应的处理和对系统的控制，解决了红外传感预处理分立器件实现方案的系统开发复杂度高、体积大、不利于红外传感探测系统微型化的问题；本发明设计的SiP电路不但可以满足红外传感系统的应用需求，还能满足类似精密传感控制领域的应用需求。
附图说明
图1为本发明的应用于红外传感预处理系统的SiP芯片结构示意图；
图2为本发明的应用于红外传感预处理系统的SiP芯片的时序控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，如图1所示，该芯片包括红外图像及温度采集子模块、低噪声多通道红外偏压子模块、可编程红外图像数字处理子模块；红外图像及温度采集子模块和低噪声多通道红外偏压子模块均与可编程红外图像数字处理子模块连接；所述红外图像及温度采集子模块用于对红外探测器信号的调理与采集；所述低噪声多通道红外偏压子模块用于为探测器提供偏压，并为整个系统供电；所述可编程红外图像数字处理子模块用于控制红外图像及温度采集子模块，并对低噪声多通道红外偏压子模块进行使能控制。
在本实施例中，红外图像及温度采集子模块包括图像采集单元和温度采集单元；其中图像采集单元用于采集的红外图像；温度采集单元用于采集温度信息。
图像采集单元包括：2组高速运算放大器、4组差分运算放大器、模拟滤波单元以及多通道高速模数转换器；采用2组高速运算放大器对采集的红外传感信号进行缓冲；将缓冲后的信号输入到4组差分运算放大器中进行信号调理，得到差分信号；采用模拟滤波单元对差分信号进行噪声抑制，并将抑制噪声后的信号输入到多通道高速模数转换器中进行模数转换；将转换后的信号输入到可编程红外图像数字处理子模块。
温度采集单元包括：多通道模拟开关、电压基准以及高精度温度采集单元；电压基准为高精度模数转换器提供参考电压；多通道模拟开关用于多个监控信号的路由，使高精度模数转换器时分复用，完成多路监控信号的采样量化；温度采集单元将采集的温度信号发送到可编程红外图像数字处理子模块中，实现对红外传感器制冷工作状态的判断。
一种优选的实施方式，红外图像及温度采集子模块为四通道红外图像及温度采集子模块，该模块作为红外预处理系统模拟至数字的关键单元，采用多通道串行LVDS接口及SPI接口与可编程红外图像数字子模块相连，串行LVDS接口实现实时数字图像信号的传输；通过SPI接口传输数字化后的温度信号。所述低噪声多通道红外偏压子模块通过3线SPI接口与可编程红外图像数字子模块相连，3线SPI接口接收可调偏压的数字编码值，并将该编码值转换成模拟电压。所述可编程红外图像数字处理子模块通过AD专用控制接口实现对四通道红外图像及温度采集子模块控制，采用LVCMOS电平信号实现对低噪声多通道红外偏压子模块进行使能，通过标准ASI接口实现处理后的图像数据的传输。
在本实施例中，四通道红外图像及温度采集子模块主要实现红外探测器信号的调理与采集，集成4个通道的信号的并行采集，可面向更大阵面的红外探测器的应用。采集通道包括信号缓冲、信号增益控制、信号偏置点控制、一阶信号滤波、AD抗混叠滤波等功能，其中信号偏置点控制可由偏压模块提供，实现偏压的动态可调。另外温度信号采集部分通过SPI接口将温度信号送入数字处理电路。数据输出均采用串行方式输出，有效地减小了引出引脚。
在本实施例中，低噪声多通道红外偏压子模块包括两组多通道超低噪声电压调制器(LDO2、LDO3)、2个低压差电源调制器(LDO4、LDO5)、1个双路数模转换单元(DAC1)以及1个双路缓冲运放单元(OPA1)；两组多通道超低噪声电压调制器外接红外传感器，为红外传感器供电；双路数模转换单元和双路缓冲运放单元生成参考电压；2个低压差电源调制器用于提供SiP芯片内部所需的数字电源和模拟电源。具体的，低压差电源调制器LDO4对外接电源进行相应处理，产生内部电压；产生内部电压分别输入到多通道超低噪声电压调制器LDO2、多通道超低噪声电压调制器LDO3、双路数模转换单元DAC1以及低压差电源调制器LDO5中；多通道超低噪声电压调制器LDO2和多通道超低噪声电压调制器LDO3根据内部电压产生系统所需电压，为外接的红外传感器供电；双路数模转换单元DAC1将数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号输入到双路缓冲运放单元OPA1中，从而产生参考电压。
具体的，低噪声多通道红外偏压子模块主要提供探测器所需偏压并为模拟部分供电，总共输出11路电源电压。11路电源中包含2路0.5～3.5V输出动态可调的电压，驱动能力设计值15mA，调整精度为：1mV/LSB，通过SPI接口调整电压值；包含8路静态可调电源，可以通过改变外部电阻值来调整输出电压范围；包含1路固定电源。固定偏置由超低噪声LDO产生，可调偏置输出部分由FPGA输出可调偏置电压代码、电压基准提供基准电压，再经DAC实现模拟电压输出，最终通过缓冲运放实现。
可编程红外图像数字处理子模块包括FPGA、SPI FLASH存储器、低压差线性电源调整器；其中SPI FLASH存储器与FPGA相连，完成FPGA程序配置功能；低压差线性电源调整器为FPGA提供内核电压、IO电压以及辅助电压。
在本实施例中，可编程红外图像数字处理子模块还包括时序及控制子系统；时序及控制子系统与可编程逻辑芯片FPGA连接，通过可编程逻辑芯片产生控制时序。其中，时序及控制子系统包括多路电平转换器和RS422适配器；多路电平转换器用于匹配红外传感器电平；RS422适配器用于对单端CMOS电平至RS422标准的差分信号转换。
在本实施例中，可编程红外图像数字处理子模块,采用小尺寸低功耗FPGA为核心，集成电平转换，422/485接口，LVDS收发，电源管理功能。外部供电+5V，可输出+3.3V为其它数字电源供电。
FPGA集成4480个LUT，700Kb SRAM，15个DSP模块，1个PLL单元，集成1个CM3的处理器。另外集成12BIT的SAR型ADC，采样率可达1MHz，其配置所需FLASH为4Mbit。同时其内部集成硬核ASI模块，最高速度可达400Mbps。最大可使用IO口数量为207个，差分端口数量为100个。FLASH容量为4Mbit，用于FPGA器件的程序存储和配置。可编程红外图像数字处理子模块内部集成电平转换电路，以满足探测器5V电平的要求；集成1个LDO实现3.3V电压的产生；采用SJ3490电路实现基于RS422/RS485的串口数据通讯。
应用于红外传感预处理系统SiP芯片的自行工作实现方案的特征是：使用高速运算放大器(OPA2、OPA3)对红外传感信号进行缓冲，从而提高输入级阻抗；然后通过差分运算放大器(OPA4、OPA5、OPA6、OPA7)实现信号的调理，并转换成差分信号，再通过模拟滤波单元对输入噪声进行抑制，随后送入多通道高速模数转换器(ADC1)，实现模拟到数字的转换。数字信号送入可编程器件(FPGA1)中，实现图像处理、数据合并、图像传输等功能。通过数字可编程器件向红外传感器发送控制和时序信号，时序信号通过电平转换单元来驱动红外传感器。电源管理系统中2组多通道超低噪声电压调整器(LDO2、LDO3)为红外传感器提供高质量工作电源；通过数模转换单元DAC1,经过缓冲运放OPA1，提供具有一定驱动能力的参考电压。低压差电源调制器(LDO1、LDO4、LDO5)用于提供SiP内部所需的数字电源和模拟电源。采用电压基准(REF1)为高精度温度信号采集单元提供参考电压，温度采集单元(ADC2)实现温度信号的采集，并将采集的信号送至可编程子系统(FPGA1)中，实现对红外传感系统制冷工作状态的判断。采用多通道模拟开关(MUX1)实现多个监测信号的路由，使得高精度信号采集单元对电路的工作状态进行健康监测。
一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片应用于红外传感系统中，采用塑封工艺及2.5D/3D堆叠技术制造，集成二十余颗裸芯片及二百余颗无源器件，其中低噪声多通道红外偏压子模块体积尺寸为10mm×10mm×1.8mm；四通道红外图像及温度采集子模块体积尺寸为12.5mm×12.5mm×1.8mm；可编程红外图像数字处理子模块体积尺寸为12mm×12mm×1.3mm。
一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片的时序控制方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：可编程红外图像数字处理子模块上电后从SPI FLASH存储器1中加载FPGA1的配置代码，实现FPGA1的程序初始化。FPGA1完成初始化后，使能模拟电源LDO4，温度传感器驱动电路开始工作，由高精度模数转换器ADC2实现温度信号的采样量化，同时FPGA1发送ADC1配置代码，完成ADC1的初始化。FPGA1接收来自温度采集ADC2的信号，通过内部门限判断逻辑，实现传感器温度的判断，当传感器到达制冷温度时，使能传感器偏压，并向DAC1发送偏压配置编码。可编程红外图像数字处理子模块产生红外传感器的驱动时序，该驱动时序通过多路电平转换单元转换成与红外传感器相适配的时序电平，从而实现红外传感器的时序驱动。
步骤2：低噪声多通道红外偏压子模块中的DAC1接收来自可编程红外图像数字处理子模块的配置编码，将该编码值转换成模拟电压，经过双路缓冲运放单元OPA1实现驱动电流的增强，使得该模块有足够的驱动能力实现对红外传感器供电。与此同时，低噪声多通道红外偏压子模块接收可编程红外图像数字处理子模块的使能信号，当该使能信号被置高后，红外传感器的偏压打开，默认情况偏压关闭，不对红外传感器供电。
步骤3：四通道红外图像及温度采集子模块中的OPA2、OPA3接收来自红外传感器输出的模拟图像信号S1，对模拟图像信号进行缓冲，输出信号S1_BUF，从而提高图像信号的驱动能力。S1_BUF信号送入差分运算放大器OPA4、OPA5、OPA6、OPA7中，实现图像信号的直流点及增益的调整，以及第一级低通滤波，输出差分图像信号S1_BUF_P及S1_BUF_N。该差分图像信号传输至抗混叠滤波单元，对图像信号进行有限带宽限制，保证相邻像素不干扰的同时，减小数模转换造成的混叠，抗混叠滤波单元输出信号为S1_BUF_LF_P,S1_BUF_LF_N。四通道红外图像及温度采集子模块中的ADC1对抗混叠滤波单元输出信号为S1_BUF_LF_P,S1_BUF_LF_N进行采样量化，采集的微弱电信号可低到150μV，量化处理后转换为数字信号通过串行LVDS接口传输至可编程红外图像数字处理子模块中。温度采集部分为红外传感器内部的温度敏感元件提供恒定的驱动电流，温度敏感元件对外输出一个电压VTEMP，该电压与温度成线性关系，高精度模数转换器ADC2将VTEMP电压转换成数字温度值，并通过SPI接口实时将信息传递至可编程红外图像数字处理子模块中。
步骤4：可编程红外图像数字处理子模块通过LVDS接口及SPI接口接收来自四通道红外图像及温度采集子模块的信息，其中LVDS接口用于接收图像数据，SPI接口用于接收温度数据。可编程红外图像数字处理子模块接收到图像数据后，将四个通道的数据进行打包和图像数据处理，最后通过ASI接口传递到后级成像组件中。
本发明通过将红外传感预处理系统需求的多个高速、高精度ADC、多通道DAC及可编程处理等核心单元按功能进行总体设计以及基于2.5D/3D技术进行集成，实现了红外传感预处理系统的模块化和小型化，解决了红外传感预处理分立器件实现方案的系统开发复杂度高、体积大、不利于微型化的问题。使得基于该发明的SiP芯片不但可以满足红外传感预处理系统的应用需求，还能满足类似精密控制领域的应用需求。
本发明通过片内集成高速运放OPA2、OPA3，差分运算放大器OPA4、OPA5、OPA6、OPA7,多通道高速信号采集单元(ADC1)，实现了红外图像信号的调理和采集；通过片内集成多通道模拟开关(MUX1)、电压基准(REF1)、高精度温度信号采集单元(ADC2)，实现了红外传感器工作温度的采集和监控；通过片内集成数字可编程子系统由FPGA1、SPI FLASH存储器1、多路电平转换单元、RS422接口单元，实现了图像的数字处理和传输，以及传感器的驱动和控制；通过片内集成低压差电源调制器(LDO1、LDO4、LDO5)、多通道超低噪声电压调制器(LDO2、LDO3)、1个双路数模转换单元DAC1、1个双路缓冲运放单元OPA1，实现了探测器工作电源的产生和内部所需电源的转换。该方案解决了红外传感预处理分立器件实现方案的系统开发复杂度高、体积大、不利于红外传感探测系统微型化的问题。使得基于该发明的SiP电路不但可以满足红外传感系统的应用需求，还能满足类似精密传感控制领域的应用需求。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，包括：可编程红外图像数字处理子模块、红外图像及温度采集子模块以及低噪声多通道红外偏压子模块；红外图像及温度采集子模块和低噪声多通道红外偏压子模块均与可编程红外图像数字处理子模块连接；所述红外图像及温度采集子模块用于对红外探测器信号的调理与采集；所述低噪声多通道红外偏压子模块用于对红外传感预处理系统供电以及为探测器提供偏压；所述可编程红外图像数字处理子模块用于控制红外图像及温度采集子模块，并对低噪声多通道红外偏压子模块进行使能控制。
2.根据权利要求1所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，可编程红外图像数字处理子模块包括FPGA、SPIFLASH存储器、低压差线性电源调整器；其中SPIFLASH存储器与FPGA相连，完成FPGA程序配置功能；低压差线性电源调整器为FPGA提供内核电压、IO电压以及辅助电压。
3.根据权利要求2所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，可编程红外图像数字处理子模块还包括时序及控制子系统；时序及控制子系统与可编程逻辑芯片FPGA连接，通过可编程逻辑芯片产生控制时序。
4.根据权利要求3所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，时序及控制子系统包括多路电平转换器和RS422适配器；多路电平转换器用于匹配红外传感器电平；RS422适配器用于将FPGA芯片的单端CMOS电平信号转换为RS422标准的差分信号。
5.根据权利要求1所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，低噪声多通道红外偏压子模块包括两组多通道超低噪声电压调制器、2个低压差电源调制器、1个双路数模转换单元以及1个双路缓冲运放单元；两组多通道超低噪声电压调制器外接红外传感器，为红外传感器供电；双路数模转换单元和双路缓冲运放单元相互连接，用于生成参考电压；2个低压差电源调制器用于提供SiP芯片内部所需的数字电源和模拟电源。
6.根据权利要求1所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，红外图像及温度采集子模块包括图像采集单元和温度采集单元；其中图像采集单元用于采集红外图像；温度采集单元用于采集温度信息。
7.根据权利要求6所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，图像采集单元包括：2组高速运算放大器、4组差分运算放大器、模拟滤波单元以及多通道高速模数转换器；采用2组高速运算放大器对采集的红外传感信号进行缓冲；将缓冲后的信号输入到4组差分运算放大器中进行信号调理，得到差分信号；采用模拟滤波单元对差分信号进行噪声抑制，并将抑制噪声后的信号输入到多通道高速模数转换器中进行模数转换；将转换后的信号输入到可编程红外图像数字处理子模块。
8.根据权利要求6所述的一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片，其特征在于，温度采集单元包括：多通道模拟开关、电压基准以及高精度模数转换器；电压基准为高精度模数转换器提供参考电压；多通道模拟开关用于多个监控信号的路由，使高精度模数转换器时分复用，完成多路监控信号的采样量化；温度采集单元将采集的温度信号发送到可编程红外图像数字处理子模块中，实现对红外传感器制冷工作状态的判断。
9.一种应用于红外传感预处理系统的SiP芯片的时序控制方法，其特征在于，包括：
S1：对可编程红外图像数字处理子模块进行上电，FPGA从SPIFLASH存储器加载配置代码，实现FPGA初始化；
S2：FPGA初始化后使能模拟电源LDO4，高精度温度采集单元采集温度信号，并将采集的温度信号输入到FPGA中；FPGA发送ADC1配置代码，完成ADC1的初始化；FPGA发送红外传感器驱动时序，该驱动时序通过多路电平转换单元转换成与红外传感器相适配的时序电平，从而实现红外传感器的时序驱动；
S3：FPGA采用内部门限判断逻辑对温度信号进行判断，当传感器到达制冷温度时，使能传感器偏压，并向DAC1发送偏压配置编码；
S4：低噪声多通道红外偏压子模块中的DAC1接收来自可编程红外图像数字处理子模块的配置编码，将该编码值转换成模拟电压，经过双路缓冲运放单元OPA1实现驱动电流的增强，使得该模块有足够的驱动能力实现对红外传感器供电；
S5：红外传感器供电后采集模拟信号，并将模拟信号输入到四通道红外图像及温度采集子模块中；
S6：四通道红外图像及温度采集子模块中的OPA2、OPA3对模拟图像信号进行缓冲，输出信号S1_BUF；
S7：采用差分运算放大器OPA4、OPA5、OPA6、OPA7对信号S1_BUF进行差分处理，得到差分图像信号S1_BUF_P及S1_BUF_N；
S8：将差分图像信号S1_BUF_P和S1_BUF_N传输至抗混叠滤波单元，对图像信号进行有限带宽限制，得到S1_BUF_LF_P信号和S1_BUF_LF_N信号；
S9：四通道红外图像及温度采集子模块中的ADC1对抗混叠滤波单元输出信号为S1_BUF_LF_P,S1_BUF_LF_N进行采样量化，将量化后的信号通过串行LVDS接口传输至可编程红外图像数字处理子模块中；
S10：温度采集部分为温度敏感元件对外输出一个电压VTEMP，该电压与温度成线性关系，高精度温度信号采集单元ADC2将VTEMP电压转换成数字温度值，并通过SPI接口实时将信息传递至可编程红外图像数字处理子模块中；
S11：可编程红外图像数字处理子模块通过LVDS接口及SPI接口接收来自四通道红外图像及温度采集子模块的信息；并将四个通道的数据进行打包和图像数据处理，最后通过ASI接口传递到后级成像组件中；其中LVDS接口用于接收图像数据，SPI接口用于接收温度数据。
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