基於dsp的高速可攜式掃描儀的製作方法
2023-05-06 23:54:16
專利名稱：基於dsp的高速可攜式掃描儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及掃描儀，更具體地說，是一種作為計算機輸入設備的掃描儀。
背景技術：
掃描儀作為圖像、圖形和文本的輸入設備，其應用越來越普遍，成為繼鍵盤和滑鼠之後的第三代微機輸入設備。但是當前市場上各式掃描儀都必須與計算機聯機才能投入使用。這給在旅遊、參觀或野外進行現場操作等一些特定的場合使用掃描儀帶來了極大的不方便。
本申請人在專利號為ZL00261731.5的實用新型專利中，提出了一種可攜式掃描儀，但由於採用的是單片機，即INTEL的8051系列，因此採樣率、通訊速度及成本等許多方面都不能盡如人意。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是避免上述現有技術中的不足之處，提供一種基於DSP的高速可攜式掃描儀。
本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是本實用新型由掃描頭和控制電路構成。
本實用新型的結構特點是CPU採用DSP數位訊號處理器；存儲單元，由DSP提供的A0-A17共18根地址線和D0-D15共16根數據線，分別接至快閃記憶體器(Am29F400B)的A0-A17的18根地址線和DQ0-DQ15的16根數據線管腳上；掃描頭信號單元，由緩衝器74HC244為掃描信號電平整形，整形輸出的串行CCD圖像信號送至DSP的多通道緩衝串口接收管腳BDR0，並由DSP將該串行信號轉換成16位並行信號，經DMA接收，暫存片內RAM中，然後送至數據總線D0-D15上。
與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在DSP作為一種先進的可編程處理器，在近幾年來應用越來越廣泛，與傳統的微控制器相比有著明顯的優越性，主要表現在以下幾個方面1、速度。DSP主頻可自由設計，其變化範圍大。在高採樣率下DSP可以完成複雜的控制計算，可以實現比普通微控制器快80％的採樣率。其硬體乘/加器對實現現代控制理論的算法有明顯的優越性。
2、成本。一塊DSP晶片便可實現多信道的實時控制，而無須更多的外圍擴展。內置ROM、RAM的DSP同時降低了成本和硬體設計難度。
3、字長。DSP可以處理8位、12位、16位、24位、32位等多種字，特別能處理16位和32位字長的圖像數據。這是傳統單片機所不能及的。因此DSP可以提供更高的控制精度和更高的採樣率。對實現複雜算法有明顯的優越性。
4、本實用新型利用DSP的多信道緩衝串口直接接收來自掃描頭送來的串行圖象數據，無需外加晶片進行串並轉換，大大簡化了外圍電路結構。
5、DSP有主機接口，即HPI口，它是8位並行接口，能與PC機進行並行通訊，這比串行通訊要大大節省時間。
6、本實用新型採用兼具ROM、RAM優點的新型快閃記憶體，具有容量大、掉電數據不丟失、可在線快速讀寫、可整片或分頁擦除等特點。
附圖
為本實用新型電路原理示意圖。
具體實施方式
本實施例由掃描頭和控制電路構成。其控制電路包括CPU單元、掃描頭信號單元、掃描頭開關單元和通迅接口。
圖中示出，本實施例中CPU單元採用DSP數位訊號處理器。具體為T1的C54X系列的TMS320VC5402，外接有振蕩器CRYSTAL1和復位電路S1。T1的TMS320VC5402是為實現低功耗、高性能而設計的定點DSP晶片。其主要特徵包括主頻可以自由設計；多總線結構；具有並口和串口兩種通信方式，內置有DMA模塊。8組16比特寬度的總線，其中一組16bit程序總線PB，用於從程序存儲區讀取指令代碼和立即數。三組16bit數據總線CB、DB、EB，數據總線具有總線保持特性，其中CB和DB用來從數據存儲區讀數據，EB用來寫數據到數據存儲區。四組地址總線PAB、CAB、DAB、EAB用來輸送指令操作所需的地址。由於這種總線結構，VC5402的指令豐富、功能齊全。它支持單指令循環和塊循環。
本實施例中，存儲單元採用256K×16的快閃記憶體器Am29F400B。由DSP提供的A0-A17共18根地址線和D0-D15共16根數據線，分別接至快閃記憶體器Am29F400B的A0-A17的18根地址線和DQ0-DQ15的16根數據線管腳上。
快閃記憶體器Am29F400B有256K×16個存儲單元，共18根地址線。而VC5402提供了20根地址線，因此，只需要選用VC5402的A0-A17這18根地址線。本設計中，未用程序存儲器，這是因為可以在PC機上先將程序寫好，然後直接下載到VC5402的片上4K×16的ROM當中。所以，256K×16的Am29F400B都是用來存儲圖像數據及其相關內容的。
由於掃描頭送來的是串行圖象數據，為簡化電路起見，直接利用TMS320VC5402的多信道緩衝串口來接收掃描頭送來的圖象數據。McBSP串口的接收緩衝寄存器包括三個接收移位寄存器RSR[1，2]、接收緩衝寄存器RBR[1，2]和接收數據寄存器DRR[1，2]。這三個寄存器能實現從串行數據到並行數據的轉變，無需外加晶片進行串並轉換。圖中示出，緩衝器74HC244為掃描信號電平整形，整形輸出的串行CCD圖像信號直接送至DSP的多信道緩衝串口接收管腳BDR0上，由DSP將該串行信號轉換成16位並行信號，經DMA接收，暫存片內RAM中，然後送至數據總線D0-D15上。
因為CCD圖像信號是負極性的，所以用74HC04的一個反向器U14進行處理，使之轉換為正極性信號。
取樣控制信號經一非門反相後，再送入計算器是由於74HC393在時鐘的下降沿開始計數，而其十六分頻端經一非門輸出至VC5402的串行幀同步接收管腳BFSR0上，這是因為VC5402的管腳BFSR0在時鐘的上跳沿接收信號。
此外，74HC393的十六分頻端Q3還得接至VC5402的外部中斷INT3端，通過中斷信號的下降沿到來，CPU可以知道DMA開始讀取圖象數據。
圖中所示，74HC244輸入端的4.7K電阻的作用是當掃描頭未接入控制盒時，通過這些電阻將輸入端上拉至高電平，使輸入端在任何情況下均有一確定的狀態。
本實施例中，設置電子定時開關電路，以保護掃描頭的CCD器件及發光管陣列。該電路由三極體Q1、Q2及其附件構成，VC5402定時輸出信號在其TOUT0端輸出到三極體Q1的基極。一旦達到30秒，從CPU的TOUT0端輸出低電平，使三極體Q1截止，從而導致三極體Q2截止，關閉掃描頭12V電源。
本實施例採用直接通訊的標準PC機並行接口。設置由JK觸發器U8、U9構成的並行接口擴展電路，用於與PC機進行直接通訊。其相關信號線通該並行接口擴展電路引出至與PC機標準並口一致的插座SPIN2。
由於PC機並口的數據線和地址線是分離開的，所以無須用HAS來對地址和數據復用總線進行分時，只要將HAS引腳接至Vdd。在HDS1和HDS2中選擇HDS2來鎖存第二類控制信號HCNTL0，HCNTL1，HBIL，HR/W。由於PC機並口輸出引腳數目有限，因此，分別採用U8和U9兩個JK觸發器，將插座SPIN2第17管腳SELECTIN和第14管腳AUTOFD這兩個引腳所產生的四個輸出分別接到HPI的HCNTL0、HCNTL1、RESET和HBIL，DSP可以被AUTOFD產生的時鐘沿復位。當HDS2上升沿到來時，圖象數據被送到HPI地址或數據寄存器中。HBIL上為低電平，說明接收到的是一第一個字節，反之為第二個字節。HBIL上的電平在HDS2上升的過程中轉變，所以，其變化要比HDS2滯後一些。但也正是這種滯後保證了讀取HBIL值的正確性，使得每一字節正確傳輸。電路中，由電阻和電容組成的振蕩器是為確保系統上電後，HBIL為高電平。這樣，當其從高電平變為低電平後，就會開始第一個字節的傳輸。
本實施例中的DSP軟體設計包括內部與外部存儲器的分配、CPU的初始化、掃描儀的分辯率確定、掃描儀拖動速度的判斷、圖像數據的採集與存放、掃描頭電源的定時以及與PC機的通迅。
應用在本實施例中的PC機軟體包括PC機並口初始化、與DSP呼號聯絡、建立圖像文件、接收DSP傳送的圖象數據、向PC機硬碟上存放圖像數據，並將接收到的圖像數據轉換為TIF格式的圖像文件。
權利要求1.基於DSP的高速可攜式掃描儀，由掃描頭和控制電路構成，其特徵在於CPU採用DSP數位訊號處理器；存儲單元，由DSP提供的A0-A17共18根地址線和D0-D15共16根數據線，分別接至快閃記憶體器(Am29F400B)的A0-A17的18根地址線和DQ0-DQ15的16根數據線管腳上；掃描頭信號單元，由緩衝器74HC244為掃描信號電平整形，整形輸出的串行CCD圖像信號送至DSP的多通道緩衝串口接收管腳BDR0，並由DSP將該串行信號轉換成16位並行信號，經DMA接收，暫存片內RAM中，然後送至數據總線D0-D15上。
2.根據權利要求1所述的基於DSP的高速可攜式掃描儀，其特徵是設置由JK觸發器U8、U9構成的用於與PC機進行通訊的並行接口擴展電路，相關信號線通該並行接口擴展電路引出至與PC機標準並口一致的插座SPIN2。
專利摘要基於DSP的高速可攜式掃描儀，由掃描頭和控制電路構成，其特徵是採用DSP數位訊號處理器；存儲單元由DSP提供的18根地址線和16根數據線，分別接至快閃記憶體器Am29F400B的18根地址線和16根數據線管腳上；掃描頭信號單元，由緩衝器74HC244為掃描信號電平整形，整形輸出的串行CCD圖像信號送至DSP的多通道緩衝串口接收管腳BDR0，並由DSP將該串行信號轉換成16位並行信號，經DMA接收，暫存片內RAM中，然後送至數據總線D0－D15上。本實用新型可脫離計算機獨立快速完成掃描工作，其適應性強、成本低、質量高。
文檔編號G06K9/22GK2569252SQ0226428
公開日2003年8月27日 申請日期2002年9月8日 優先權日2002年9月8日
發明者陳軍寧, 柯導明, 代月花, 趙海峰, 孟堅 申請人:安徽大學