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问 500分求助毕业设计 CMOS图像传感器的驱动设计
899912c3c99b 随着CMOS集成电路工艺的不断发展和完善，CMOS图像传感器发展非常迅速。CMOS图像传感器具有低成本、简单的数字接口、运行简易、高速率可以实现智能处理功能等特点而得到广泛应用；又因其具有噪声低、功耗小、动态范围宽、光谱灵敏度高、超微型化、数字化以及易实现商品化等特点，特别是他将图像传感器阵列、时序控制电路、信号处理电路、A／D转换器以及接口电路等集成于一体，真正实现了单芯片成像，LUPA4000是一款典型的大面阵宇航级的CMOS图像传感器，本文主要描述在本设计中所做的两项主要的工作：在软件上利用VHDL语言描述图像传感器LUPA4000的驱动时序的思想以及在硬件上设计其外围电路的方法。 1 LUPA4000图像传感器 LUPA4000是Cypress公司生产的一款400万像素的CMOS面阵图像传感器，凭借着其在读出速度快(66 M／s)、功耗低(不高于200 mW)、空间应用的可靠性好(能够在强辐射环境中工作)等方面的优势，LUPA4000主要用于天文观测等领域中发挥着其绝对的优势；此外，他还广泛应用于机器视觉以及医疗影像中。在不开窗口的情况下速度可以达到15 f／s；片上集成了2块A／D转换器用来提高像素的读出速度是其又一显著特点；同时，LUPA4000又提供了开窗口模式用以提高读出的速度，所谓开窗口模式是指LUPA4000可以通过对SPI(SPI下文有介绍)可编程特性任意改变他的读出阵列大小。在特定情况下LUPA4000的另一个优越性体现在他可以进行双斜率积分实现对第一次积分的补偿；美中不足的是LUPA4000是一款单色的传感器芯片。这里用图1来说明他的工作原理： 从图1上可以看到，LUPA4000主要有以下几个部分组成：一个像素阵列单元、X方向寻址寄存器以及2个Y方向的寻址寄存器(图上画了1个)、SPI(Serial-Parallel-Interface)列信号放大器等。采用同步快门工作模式，其具体的工作流程主要分为3个步骤： (1)在图像传感器工作之前，首先应上载SPI；SPI俗称内部寄存器，他决定了图像传感器的读出方向以及是否进行开窗口读出等；上载结束之后，会输出一个eos_spi信号意味着寄存器上载完成。 (2)上载结束之后，图像传感器就可以正常工作。当图像传感器接受到外界的光信号之后，光积分区域便由reset，mem_hl，precharge，sample四个信号控制，实现光电转换，然后把电信号储存到每个像素单元里； (3)积分结束之后，就进行信号的处理与读出，这是工作最重要的部分，这些环节由sync_y，clock_y，no-rowsel，pre_co，sh_co，sync_x，clock_x控制。 sync_y信号高电平的到来意味着1帧图像开始读出；clock_y信号为高电平时则意味着1行像素开始读出。当1行像素读出时，会有1个行开头时间(ROT)，由no-rowsel，pre_co，sh_co三个信号来控制，这个时间时为了确保输出数据的稳定性，原则上说，ROT越短越好；然后sync_x为高电平的时候，开始行读出，行读出由信号clock_x控制，clock_x时一个66 MHz的周期信号，每个周期读出2个像素；如此反复，当读完最后一行的时候，会输出一个eos_y信号，意味着1帧读出的结束。这就构成了一个循环。 2 时序的设计 根据上面的叙述，就可以清楚LUPA4000的基本工作原理。在具体的时序设计过程中，采用自顶向下(top-down)的设计方法，产生这些数字信号。所谓自顶向下的设计是从系统级开始，把系统划分为若干个基本单元，然后再把每个基本单元划分为下一层次的基本单元，直到可以直接用基本元件实现为止。自顶向下的设计方法方便从系统级划分和管理整个项目，使得复杂数字电路的设计成为可能，并且可以减少设计人员，避免不必要的重复设计。 为了能让其正常工作，需用1块CPLD或者FPGA，通过VHDL语言产生出上述所需要的信号，然后将其送给LUPA4000。可以根据上述所分析的LUPA4000工作的3个阶段，通过有限状态机(state machine)产生具体的信号。状态机是由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心，属于一种时序逻辑电路。通常状态机由3部分组成：当前状态寄存器、下一状态组合逻辑、输出组合逻辑。LUPA4000的具体状态转换如图2所示。 由于LUPA4000所需要的资源不大，故本设计采用1块Altera公司的MAXⅡ系列EPM1270T144C5。本设计使用VHDL语言编写程序代码，利用Altera公司的配套软件QuartusⅡ进行仿真，其具体的仿真结果如图3所示。 其中clk为输入信号，由有源晶振提供；mem_hl，precharge，reset，sample为CPLD输出给LUPA4000的积分信号；sync_y，clock_y，norowsel，re_co，h_co，sync_x，clock_x为读出控制信号。从图3上可以看出，利用状态机来描述时序最显著的特点是：可以避免产生一些毛刺现象。根据手册以及对相关重要信号进行测试分析可以得到，仿真的结果能够满足LUPA4000的信号特性。 3 pcb的设计以及硬件的实现 在系统电路设计中，考虑到小型化，功耗以及升级性和兼容性方面的要求，采用2块电路板通过统一标准接口对接，控制传输板用USB接口与主机连接，采用LDO以及JTAG接口+FPGA作为主要的控制单元的方案。 整个系统按功能和组成分成2个部分，分别制备成2块4层的PCB板。第一部分是前端成像部分，CMOS图像传感器和LDO电源组成，以CMOS图像传感器为核心，加上外围的电阻和电容，以及2个PC104接口，构成前端的电路板；第二部分是后端的时序控制和USB数据采集部分，包括CPLD，JTAG接口和LDO电源和USB传输芯片，构成后端的电路板。这一部分通过PC104接口和与前端相连，输出CMOS图像传感器的控制时序以及USB芯片数据采集的同步时序，进行数据的传输；2个电路板用Protel平台来搭建电路。 按上述方案设计的系统具有以下性能特点： (1)图像传感器与电源等器件隔离，受干扰较小，保证了成像质量； (2)采用前后分离的2块PCB设计，在不改变前端成像部分的情况下可以适当调整控制电路的设计，具有很大的灵活性； (3)采用低成本，高性能的CPLD作为控制部分的核心，降低了设计的成本； (4)选择低压差稳压器(Low DropOUT Regulator，LDO)作为供电模块，保证了系统工作的稳定性。其具体的硬件连接图如图4所示。 4 结 语 本设计将传统设计方法和基于芯片的设计方法相结合，采用集成电路及复杂可编程逻辑器件(CPLD)共同实现系统功能，使系统具有集成度高、可靠性好、灵活性强、设计调试方便等特点。本系统用2块电路板完成整体系统的构建，一块用于驱动和控制CMOS图像传感器，以采集连续视频图像；另一块相当于一块USB数据采集卡，将前者采集的图像数据，传输入PC机。这样的设计使得整个系统便于调试，并且接口部分的设计充分考虑了可扩展可更换的要求，便于连接新的模块。 总的来说，该设计包括软件和硬件能够很好的满足LUPA4000的成像需要，实现了对LUPA4000成像系统的一定的开发。从图5可以看到，图像清晰稳定、噪点小，CMOS图像传感器很好的满足了成像的需要。 可以吧~~~~用我的
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8938bf92be59 这个是因为差速器的存在 差速器本来设计是因为汽车在过弯的时候 内外侧轮子的转速不同 如果刚性连接的话 内侧轮子转动圈数少 外侧轮子转动圈数多 就会产生打滑 影响汽车的操控加上差速器后 两轮子间动力自由分配 能够将内外轮转速平衡 让外侧轮子转动圈数更多 帮助车辆平稳地过弯同样由于差速器的存在 将一侧驱动轮悬空后 由于动力经过差速器分配 一侧轮子有阻力 另一侧没有 动力就全部分配给没有阻力（即悬空的那个）轮子 所以就能看到着地的那个轮子不动（没有分配到动力） 悬空的那个轮子狂转 因此普通的两驱车 没有轮间限滑装置的 一侧驱动轮悬空或失去抓地力 车子就动弹不得了所以专业的越野车的四驱 除了前后车轴间有中央差速器锁定装置（简称中央差速锁或中差锁）外 一般后轴也装备差速锁 例如克莱斯勒的大切诺基 少数极端的越野车甚至是三把锁配置（中央差速锁、前轴差速锁、后轴差速锁） 比如奔驰G级一般的城市SUV（不能称之为越野车）的四驱一般都是通过粘性耦合差速锁或中央多片离合器式差速锁来控制前后轴动力的分配 例如丰田RAV4、本田CR-V、大众途观等 而前、后轴则采用制动限滑的方式 对打滑的车轮进行有限的制动（通常利用ESC车身稳定系统实现） 但脱困效果普遍很一般
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问 前置前驱 前置后驱 后置后驱 四轮驱动 的车各有什么优缺点
ecc400ab4a36 在讨论各种不同的驱动形式时，首先要明确一下所谓的“驱动形式”主要是指引擎在底盘上的布置，以及其动力如何传递到4个车轮上以带动轿车的。如此说来，目前主要的驱动形式有如下5种：前置后驱(FR)、前置前驱(FF)、后置后驱(RR)、中置后驱(MR)、四轮驱动。通俗地区别就是前轮拉着走，还是后轮推着走，或者是4个轮子一齐连拉带推地前进，不同的驱动形式给司机的感受是完全不同的。 说得更加深入一点，前驱车的引擎和驱动部件集中在车辆头部，驱动轮也在两个前轮上，所以在过弯时前部重心因惯性而往前，容易突破前轮的地面附着力，发生转向不足，俗称“推头”。后驱车在车辆重心分配上比前驱车平均，一般可以达到50∶50的最佳比例，所以过弯也更加平顺；但是汽车前轮受转向系统指令已经改变了行驶方向，而后面的驱动轮依然继续保持着向前的惯性，所以容易出现转向过度，俗称“甩尾”。四轮驱动是最平衡的驱动方式，能有效避免转向不足和转向过度等状况，但由于动力被分配到前后轮，会牺牲一部分动力，而且油耗也会大一点。 实际驾驶：优缺点并存 不同的驱动方式在性能表现上可能完全不同，但各有优点与缺点，很难说哪一种驱动方式比其他的方式更好。 前置后驱(FR)：引擎前置后轮驱动是最为传统的驱动形式，从汽车发明以来到上世纪6、70年代一直是最主流的驱动布局。其优点是：前后轮各司其职，转向和驱动分开，因此高速稳定性好，车辆爬坡能力强。这种驱动形式的缺点是：由于必须将动力从车首引擎处通过传动轴传递到后车轮，后驱车内部地板中间有一道凸起，影响了车内空间和布置，同时也增加了车辆的重量，多了传动轴环节也增加了动力损耗。所以如今只有大排量豪华轿车如奔驰、宝马的大部分车系沿用前置后驱，而多数中、小型轿车都已不采用这种驱动形式。 特别提醒：不少开惯了前驱车，刚刚开宝马等后驱车的人遇到冬天的雨雪时往往感觉车辆难以控制，拐弯时感到车头摇摆不稳，甚至发生甩尾，而不得不频繁的使用刹车。其实这完全是因为后轮驱动的缘故，只要在起步时慢点抬刹车就行，另外，在车辆转弯时不要给油以免突然失控。 前置前驱(FF)：引擎前置前轮驱动的驱动形式是上世纪70年代后才大规模兴起并完善的驱动形式，目前大多数中、小型轿车都采用了这种驱动形式。其优点是：机械结构简单、引擎散热条件好，车内空间大、易布置，减轻了整车重量，比较节约汽油，维修起来也很方便。其缺点是：由于前轮同时承担转向和驱动的工作，高速稳定性较差，上坡时驱动轮易打滑，高速下坡时易翻车。 特别提醒：有些人认为只要是前置后驱车就一定比前置前驱车豪华，这是完全没有道理的。以标致为例，上世纪80年代广州曾经制造过一款中级标致轿车，就是后驱车，后来因为技术老旧被停产。如今国内又有厂家引进标致307，就是当今流行的前置前驱车。 四轮驱动：原本主要用于越野车，如今部分轿车上也采用了四轮驱动。四轮驱动又分为四种模式：全时四驱、兼时四驱、适时四驱和兼时／适时混合四驱。全时四驱在行驶过程中一直保持着四轮驱动形式运行，如奥迪著名的quatro系统就是全时四驱。而一般越野车和SUV最常采用的是兼时四驱，即根据路面状况的需要，在两驱和四驱之间切换。适时四驱则由电脑控制在正常路面为两驱，异常路面或驱动轮打滑时变为四驱。兼时／适时四驱则可以根据驾驶者的喜好自由选择。四轮驱动的优点是：动力均衡。缺点是：自重增加，油耗较高，维修保养比较复杂。 后置后驱：一般常见于超级跑车。优点是使车辆的前后重量比接近完美，又兼顾前置后驱车的优点，单是又不会有前置后驱车那样的传动损耗。
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