一種多片面陣ccd的篩選測試系統的製作方法
2023-08-11 04:34:41 3
專利名稱：一種多片面陣ccd的篩選測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多片面陣CCD的篩選測試系統，具體涉及一種多片面陣CCD在高速工作方式下的篩選測試系統。
背景技術：
隨著航天科技的迅速發展以及微電子器件技術水平的不斷提高，現有的航天級器件已經不能滿足日益提高的太空飛行器性能的需求，高性能的商用器件逐漸被廣泛應用。但商用器件在空間適應性方面存在一定缺陷，會對太空飛行器帶來一定的風險，成為其在空間應用中的一個瓶頸，必須進行可靠性篩選。可靠性篩選的基本方法包括高溫存儲、溫度循環和功率老化。面陣CCD作為遙感領域的關鍵器件，商用面陣CCD需進行篩選測試方可在空間應用中使用；現今面陣CCD的篩選測試方法主要是通過面陣CCD感光採集在不同的環境條件下輸出圖像數據來進行測試；由於待篩選測試的面陣CCD數量大，在溫度循環和功率老化篩選時，試驗周期較長，需消耗大量的人力與費用，通常採用多片面陣CCD同時進行試驗。 若採用多路採集卡並行採集會出現需多個採集卡，系統傳輸電纜增多，體積龐大，成本昂貴問題。現今大容量的數據緩存都採用SDRAM存儲器，SDRAM存儲器讀寫速度快，容量大， 且成本低，在數據緩存領域得到了廣泛的應用，現今多數視頻處理器輸出數據位數高於8 而低於16且為偶數，通常採用位寬為16bit的SDRAM存儲器來緩存數據。由於SDRAM在讀寫操作時還需預衝、激活及定時刷新等操作增加了讀寫開銷，在短消隱期的面陣CCD應用中，需進一步提高SDRAM的讀寫時鐘頻率；讀寫時鐘頻率的提高，不僅增加了系統功耗，而且對電磁兼容性設計也提出了苛刻的要求；在高速(數傳時鐘超過110MHz)情況下進行圖像數據位數的轉換也是難題，採用一個高頻同步時鐘來實現同步轉換的方法將會使系統工作頻率急劇升高，使系統的功耗大大增加且現有器件難以其高速要求。
發明內容
本發明為解決現有面陣CXD在溫度循環和功率老化篩選測試時，存在面陣CXD連續工作、試驗周期較長的問題，並且針對在固定的時間段採集輸出的圖像進行判定的特點， 提供一種多片面陣CCD的篩選測試方法。一種多片面陣CXD的篩選測試方法，該方法由以下步驟實現步驟一、主機向控制器發出攝像開始命令和存儲的幀數命令，控制器產生相應的工作時序，同時輸出多路面陣CCD圖像數據；步驟二、將步驟一輸出的多路面陣CCD圖像數據並行緩存至SDRAM陣列；步驟二一、將每路中的面陣CXD以四片為單位將位寬為nbit，頻率為fin/4的面陣CCD圖像數據通過四通道圖像數據整合電路Ai進行四通道圖像數據的整合，獲得位寬為 nbit，頻率為fin的圖像數據；
步驟二二、根據輸入幀和行有效信號將步驟二一獲得位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據經輸入有效數據重構電路Ai進行有效數據的重構，將每路輸入的位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據在每幀最末一行最末位置添加nvalid _al-nvalidXnlim個無效數據，每幀非最末行圖像數據長度不變，每幀有效數據總和為Hvalit^ual，所述每幀有效數據總和nvalid—
滿足為s的整數倍且< 二 X 「 < ^f^ + s，所述s為鈕的整數 16 16 16 16
倍，η為正整數；然後將位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據輸入串並轉換器Ai進行串並轉
換，將每8個圖像數據組成一組，變為位寬8nbit，頻率為fin/8的圖像數據，將串並轉換後
的圖像數據寫入異步FIFO Ai，獲得位寬為Snbit，頻率變為2fnew/n的圖像數據；所述i為
正整數，i的取值為1彡i彡m，m為大於2的正整數；步驟二三、將步驟二二所述的位寬為8nbit，頻率為2fnew/n的圖像數據經並串轉換器Bi進行並串轉換，獲得位寬16bit，頻率為fnew的圖像數據，將所述位寬16bit，頻率為 fnew的圖像數據連續寫入異步FIFO Bi，步驟二四、根據SDRAM寫操作方式，斷續從異步FIFO Bi中以頻率為fSDKAM，位寬為 16bit讀出圖像數據並行寫入對應的SDRAM Ai ；步驟三、將步驟二緩存至SDRAM陣列的每路圖像數據逐路經圖像採集卡存儲到主機硬碟；步驟三一、根據SDRAM讀操作方式，連續從對應的SDRAM Ai中逐路讀出以頻率為 fSDEAM，位寬為16bit的圖像數據；步驟三二、步驟三所述的頻率為fSDEAM，位寬為16bit的圖像數據經數據選擇器輸出後斷續寫入異步FIFO C中；然後以頻率fnew，位寬為16bit的圖像數據連續從異步FIFO C中讀出，經串並轉換器C後變為頻率為2f_/n，位寬為Snbit的圖像數據；步驟三三、將步驟三二所述的頻率為2fnew/n，位寬為Snbit的圖像數據經異步 FIFO D輸出，頻率變為fin/8，位寬為Snbit ；然後將所述頻率變為fin/8，位寬為Snbit的圖像數據經並串轉換器D輸出位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據，每輸出nvalid個有效圖像數據後輸出w個時鐘寬度的無效圖像數據，所述w的範圍在2彡w < tH minXfin-Iivalid之間；w 為正整數，然後經輸出有效數據重構電路B丟棄每幀最末一行的Iivalid _al-nvalidXnliM個無效數據，重構輸出幀和行有效信號；步驟三四、將步驟三三輸出的圖像數據經外部接口電路B後再經含PC的採集卡存儲在主機的硬碟上。本發明的有益效果1、針對面陣C⑶篩選老化時面陣C⑶連續工作但只需在固定的時間段採集其輸出的圖像進行判定的特點，把各片圖像數據首先以四片為單位進行圖像數據的整合，使輸入的數據通道數降為晶片數的1/4，然後同時寫入SDRAM陣列中進行緩存，採用同一圖像採集卡依次對不同通道的圖像數據進行採集。2、針對面陣CXD圖像數據的特點，對輸入和輸出圖像數據有效信號進行了重構， 把整幀數據作為一行圖像數據進行處理，可充分利用行消隱期和幀消隱期來降低SDRAM讀寫操作頻率；為解決每行輸入的有效數據個數不為8的整數倍時串並轉換不完整問題，部分串並轉換和並串轉換操作同時受使能信號控制；
3、為充分利用存儲器資源、降低存儲器讀寫操作的時鐘頻率，採用了三個時鐘域、 兩組異步FIFO及兩組串並轉換器和並串轉換器來實現高速(數傳時鐘超過110MHz)情況下進行圖像數據位數的非整數倍穩定可靠地轉換，滿足SDRAM存儲器多種讀寫操作方式下對數據緩衝的要求；一組異步FIFO是為了實現數據位變換中不同時鐘域的接口 ；另一組 FIFO是針對SDRAM的特點進行數據緩衝，斷續讀出圖像數據；本發明可在某時間段內實時存儲多路圖像數據，並在實時存儲結束後把存儲的圖像數據轉移到主機硬碟中以進行圖像判別。4、根據實際應用的特點，對數據轉換時鐘域和SDRAM操作時鐘域的時鐘頻率和兩組異步FIFO的深度進行了最優設置
圖1為本發明所述的一種多片面陣CCD的篩選測試方法面陣CCD數據三時鐘域採集的原理圖；圖2為本發明所述的一種多片面陣CCD的篩選測試方法中面陣CCD數據輸入有效信號重構時序圖；圖3為本發明所述的一種多片面陣CCD的篩選測試方法面陣CCD數據輸出有效信號重構時序圖；圖4為本發明所述的一種多片面陣CCD的篩選測試方法的結構圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1至圖4說明本實施方式，一種多片面陣CCD的篩選測試方法，如圖1所示，設輸入數據的位寬η的可能取值是10、12和14，時鐘頻率為fin，每行輸入有限圖像數據的個數為Hvalid，總行數為nliM ；輸入的最小行周期*tH min ；輸入的最小幀周
期為 tF_min ；採用三時鐘域兩組異步FIFO來實現圖像數據的緩存，其寫入操作的步驟如圖2 所示，把輸入頻率fin位寬η的圖像數據經輸入有效數據重構電路把每幀最末行的有效數據長度加長而非最末行數據長度保持不變，使每幀的有效數據總個數為nvalid—；然後再送入串並轉換器A，考慮到每行輸入有效圖像數據的個數為Iivalid可能不為 8的整數倍，串並轉換器只在輸入數據有效時啟動串並轉換，而且只有當輸入的有效數據個數為8的整數倍時才輸出有效的串並轉換數據；經串並轉換後的數據以頻率fin/8位寬8η 連續寫入異步FIFO A中；通過檢測異步FIFO A的empty標誌信號來啟動數據的讀出操作， 接著以頻率2fnew/n位寬8η連續從異步FIFO A中讀出；經並串轉換器B後，以頻率fnew位
寬16連續寫入FIFO B中；
權利要求
1.一種多片面陣CCD的篩選測試的方法，其特徵是，該方法由以下步驟實現 步驟一、主機向控制器發出攝像開始命令和存儲的幀數命令，控制器產生相應的工作時序，同時輸出多路面陣CCD圖像數據；步驟二、將步驟一輸出的多路面陣CCD圖像數據並行緩存至SDRAM陣列； 步驟二一、將每路中的面陣CCD以四片為單位將位寬為nbit，頻率為fin/4的面陣CCD 圖像數據通過四通道圖像數據整合電路Ai進行四通道圖像數據的整合，獲得位寬為nbit， 頻率為fin的圖像數據；步驟二二、根據輸入幀和行有效信號將步驟二一獲得位寬為nbit，頻率為& 的圖像數據經輸入有效數據重構電路Ai進行有效數據的重構，將每路輸入的位寬為nbit，頻率為fin 的圖像數據在每幀最末一行最末位置添加nvalid _al-nvalid Xnlim個無效數據，每幀非最末行圖像數據長度不變，每幀有效數據總和為nvalid—_al，所述每幀有效數據總和nvalid—滿足η·-廣為s的整數倍且^^^Xn+ ,，所述s為鈕的整數倍，η16 16 16 16為正整數；然後將位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據輸入串並轉換器Ai進行串並轉換，將每8個圖像數據組成一組，變為位寬8nbit，頻率為fin/8的圖像數據，將串並轉換後的圖像數據寫入異步FIFO Ai，獲得位寬為Snbit，頻率變為2fnew/n的圖像數據；所述i為正整數，i的取值為1彡i彡m，m為大於2的正整數；步驟二三、將步驟二二所述的位寬為8nbit，頻率為2fnew/n的圖像數據經並串轉換器Bi進行並串轉換，獲得位寬16bit，頻率為fnew的圖像數據，將所述位寬16bit，頻率為fnew的圖像數據連續寫入異步FIFO Bi，步驟二四、根據SDRAM寫操作方式，斷續從異步FIFO Bi中以頻率為fSDKAM，位寬為16bit讀出圖像數據並行寫入對應的SDRAM Ai ；步驟三、將步驟二緩存至SDRAM陣列的每路圖像數據逐路經圖像採集卡存儲到主機硬碟；步驟三一、根據SDRAM讀操作方式，連續從對應的SDRAM Ai中逐路讀出以頻率為fSDEAM， 位寬為16bit的圖像數據；步驟三二、步驟三所述的頻率為fSDKAM，位寬為16bit的圖像數據經數據選擇器輸出後斷續寫入異步FIFO C中；然後以頻率fnew，位寬為16bit的圖像數據連續從異步FIFO C中讀出，經串並轉換器C後變為頻率為2fmw/n，位寬為Snbit的圖像數據；步驟三三、將步驟三二所述的頻率為2fnew/n，位寬為Snbit的圖像數據經異步FIFO D 輸出，頻率變為fin/8，位寬為Snbit ；然後將所述頻率變為fin/8，位寬為Snbit的圖像數據經並串轉換器D輸出位寬為nbit，頻率為fin的圖像數據，每輸出nvalid個有效圖像數據後輸出w個時鐘寬度的無效圖像數據，所述w的範圍在2彡w < tH minXfin-Iivalid之間；w為正整數，然後經輸出有效數據重構電路B丟棄每幀最末一行的nvalid raiual-nvalidXnliM個無效數據，重構輸出幀和行有效信號；步驟三四、將步驟三三輸出的圖像數據經外部接口電路B後再經含PC的採集卡存儲在主機的硬碟上。
2.根據權利要求1所述的一種多片面陣CCD的篩選測試的方法，其特徵在於，步驟二四所述的SDRAM的寫操作方式為固定字節的突發操作方式或者規定長度的突發操作方式。
3.根據權利要求1所述的一種多片面陣CCD的篩選測試的方法，其特徵在於，步驟二二所述的將每8個數據組成一組，變為位寬8nbit，頻率為fin/8的圖像數據；當每行輸入的有效圖像數據個數不為8的整數倍時，將同一幀內不同行的圖像數據進行組合，實現前一行最末的一個圖像數據和後一行的首個圖像數據共同作為8個數據組成一組。
全文摘要
一種多片面陣CCD的篩選測試系統，涉及多片面陣CCD的篩選測試系統，它解決現有面陣CCD在溫度循環和功率老化篩選測試時，存在面陣CCD連續工作、試驗周期較長的問題，本系統在攝像期間將各片面陣CCD圖像數據以每四片為單位進行圖像數據的整合，使輸入的數據通道數降為原來的晶片數的1/4，再並行存儲到SDRAM陣列，攝像結束後逐個通道讀出圖像數據並經採集卡存儲到主機的硬碟上判別；本發明對輸入和輸出圖像數據有效信號進行了重構，充分利用行消隱期和幀消隱期來降低讀寫操作頻率；採用三個時鐘域、兩組異步FIFO及兩組串並轉換器和並串轉換器來實現高速情況下進行圖像數據位數的非整數倍穩定可靠地轉換。
文檔編號G01R31/26GK102497575SQ20111040907
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者餘達, 劉金國, 呂世良, 孔德柱, 臧佳, 趙瑩, 郭永飛 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所