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微光探测成像系统电路设计与实现

姜婷 陈伟男 夏振涛 胡继宝 姜守望 孙永雪 李太平 谢永权

姜婷, 陈伟男, 夏振涛, 胡继宝, 姜守望, 孙永雪, 李太平, 谢永权. 微光探测成像系统电路设计与实现[J]. 红外技术, 2022, 44(10): 1045-1051.
引用本文: 姜婷, 陈伟男, 夏振涛, 胡继宝, 姜守望, 孙永雪, 李太平, 谢永权. 微光探测成像系统电路设计与实现[J]. 红外技术, 2022, 44(10): 1045-1051.
JIANG Ting, CHEN Weinan, XIA Zhentao, HU Jibao, JIANG Shouwang, SUN Yongxue, LI Taiping, XIE Yongquan. Design and Development of a Low-Light Detection Imaging System Circuit[J]. Infrared Technology , 2022, 44(10): 1045-1051.
Citation: JIANG Ting, CHEN Weinan, XIA Zhentao, HU Jibao, JIANG Shouwang, SUN Yongxue, LI Taiping, XIE Yongquan. Design and Development of a Low-Light Detection Imaging System Circuit[J]. Infrared Technology , 2022, 44(10): 1045-1051.

微光探测成像系统电路设计与实现

详细信息
    作者简介:

    姜婷(1989-),女,江西上饶人,硕士,主要从事光电成像系统电子学技术方面的研究。E-mail:jiangting_sitp@163.com

  • 中图分类号: TN215

Design and Development of a Low-Light Detection Imaging System Circuit

  • 摘要: 为满足微光遥感卫星领域对微光探测的需求,本文提出了一种基于微光CMOS图像传感器GSENSE2020的成像电路设计。该成像电路通过FPGA实现了对图像传感器的驱动控制以及高速图像数据的接收和传输,通过DC/DC和LDO(low dropout regulator)为图像传感器提供了低噪声供电电源,采用PMIC(power management IC)解决了FPGA上电时序问题,利用DDR3实现高速图像缓存与处理,采用eMMC达到图像数据存储速率与容量的需求,应用FPGA的IP核及原语代替CameraLink接口转换芯片实现CameraLink通信协议,从而完成图像数据直接在CameraLink接口的高速传输。实验结果表明,成像系统电路功能及性能都达到了预期设计目标,系统的输出数据率可达2.4 Gbps,帧频高达25 fps,信噪比达到45.5 dB。
  • 图  1  成像系统电路结构

    Figure  1.  Imaging system circuit structure

    图  2  TPS7A8300设计电路

    Figure  2.  TPS7A8300 design circuit

    图  3  PMIC局部设计电路

    Figure  3.  PMIC partial design circuit diagram

    图  4  MT41K64M16TW设计电路

    Figure  4.  MT41K64M16TW design circuit

    图  5  KLMCG4JENB-B041设计电路

    Figure  5.  KLMCG4JENB-B041 design circuit

    图  6  FPFA的7:1并串转换

    Figure  6.  FPGA 7:1 parallel-serial converter module

    图  7  系统硬件电路实物

    Figure  7.  System hardware circuit physical diagram

    图  8  上电时序图

    Figure  8.  Power-on sequence diagram

    图  9  电源纹波

    Figure  9.  Power ripple

    图  10  图像帧频

    Figure  10.  Image frame rate display

    图  11  实景成像

    Figure  11.  Real scene imaging

    表  1  Base模式的端口分配

    Table  1.   Base mode port allocation

    Input signal name 28-bit pin name Input signal name 28-bit pin name
    Strobe TxClk Out/RxClk In Port B2 TX/RX 9
    LVAL TX/RX 24 Port B3 TX/RX12
    FVAL TX/RX 25 Port B4 TX/RX 13
    DVAL TX/RX 26 Port B5 TX/RX 14
    Spare TX/RX 23 Port B6 TX/RX 10
    Port A0 TX/RX 0 Port B7 TX/RX 11
    Port A1 TX/RX 1 Port C0 TX/RX 15
    Port A2 TX/RX 2 PortC1 TX/RX 18
    Port A3 TX/RX 3 Port C2 TX/RX 19
    Port A4 TX/RX 4 Port C3 TX/RX 20
    Port A5 TX/RX 6 Port C4 TX/RX 21
    Port A6 TX/RX 27 Port C5 TX/RX 22
    Port A7 TX/RX 5 Port C6 TX/RX 16
    Port B0 TX/RX 7 Port C7 TX/RX 17
    Port B1 TX/RX 8 - -
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-10
  • 修回日期:  2021-04-01
  • 刊出日期:  2022-10-20

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