专利名称：一种探测器模拟器装置的制作方法
技术领域：
本发明属于红外探测器模拟技术，尤其涉及一种探测器模拟器装置。
背景技术：
红外探测器模拟器装置严格模拟真实探测器的输入输出特性，模拟器的对外接口与真实探测器接口相同，可以直接连接到信号采集电路的探测器输入接口上。模拟器的输出受信号采集电路发出的积分信号与主时钟信号的控制，在积分信号与主时钟信号的作用下，按照真实探测器的输出特点通过模拟接口输出的模拟电平。红外探测器的主要工作过程为接口电路向探测器提供积分信号、主时钟信号以及偏压等模拟信号，探测器输出含有红外场景信息的模拟信号，每个像元的模拟信号输出保持时间与主时钟信号的周期相同。红外探测器模拟器装置可以仿真不同的红外场景(如未校正的红外图像、某种事先采集的红外场景(目标)图像等)，也可以输出动态视频。红外场景图像和红外动态视频通过USB接口预存在系统的FLASH器件里，可通过菜单选择输出不同图像。模拟器不仅可以通过USB接口获得上位机的数据，也可以直接读取USB接口上的优盘等外设。对于真实红外探测器，每个像素的输出信号都是某种有规律的波形，因此模拟器将按照采集的真实波形输出每个像素的信号。为了逼真的仿真真实的红外信号，输出时钟频率必须远远高于MC。为此采用PLL对MC进行倍频，获得高频率时钟信号，然后对每个像素的灰度信号和波形信号进行融合，最后将融合后的波形信号输出到外部DAC芯片。
发明内容
本发明的目的是提供一种探测器模拟器装置，替代真实的红外探测器，可直接与探测器接口电路连接，有效模拟探测器的多通道输入/输出，从而降低红外探测器处理电路的研发成本，提高研发效率。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种探测器模拟器装置，包括用于与上位计算机控制连接的模拟器主机，所述模拟器主机包括开关及指示模块和主控电路，所述主控电路的信号输入端通过接口适配器用于与探测器接口电路双向连接；所述开关及指示模块的控制输出端与主控电路的控制输入端双向连接；主控电路的输出端设有用于与模
拟器测量接口的输入端连接的测试接口 ；主控电路还设有用于与上位计算机连接的通信接□。所述主控电路的输出端还连接有IXD显示模块。 所述主控电路由ARM主机模板及与其通信连接的波形存储输出模板组成，所述波形存储输出模板由FPGA实现，并与通过接口适配器与探测器接口电路双向连接。所述ARM主机模板实现模拟器主机与上位计算机通信连接、控制IXD显示模块显示、对开关及指示模块信号处理与驱动、与模拟器测量接口连接，以及与波形存储输出模板的接口信号连接。所述波形存储输出模板包括逻辑信号变换模块、波形时钟模块、波形存储输出模块、串行通信模块。所述主控电路上还设有通过通信接口连接的上位计算机。
所述控制电路的输入端连接有波形存储器。所述主控电路还包括电源模块。本发明探测器模拟器装置采用以主控电路为核心，读取存储设备中的数据，并根据探测器接口电路送来的控制时序输出模拟信号和其他电平信号，同时将待输出的视频以标准PAL制式格式输出，供后续比较，控制开关完成对探测器模拟器工作模式的选择；该装置可以替代昂贵的红外探测器，降低红外探测器处理电路的研发成本，为红外成像电路提供研发平台；且集成度高、体积小、功耗低、使用方便，同时还具有良好的升级和扩展能力。
图1是本发明探测器模拟器装置组成框图； 图2是本发明探测器模拟器主控电路硬件框图。
具体实施例方式下面对本发明做进一步详细说明。如图1所示为本发明探测器模拟器装置的组成框图，包括用于与上位计算机控制连接的模拟器主机，模拟器主机包括开关及指示模块和主控电路，主控电路的信号输入端通过接口适配器用于与探测器接口电路双向连接；开关及指示模块的控制输出端与主控电路的控制输入端双向连接；主控电路的输出端设有用于与模拟器测量接口的输入端连接的测试接口 ；另外，主控电路还设有用于与上位计算机连接的通信接口 ；主控电路的输出端还连接有IXD显示模块(本实施例采用IXD显示器)，开关及指示模块包括开关、按钮及指示灯。USB接口和LAN接口用于模拟器主机和上位计算机的通信连接，接口适配器用于模拟器主机和探测器接口电路的连接。模拟器主机以ARM和FPGA为核心，主要完成模拟器的模式判断、通信连接、状态监控、数据存储、波形输出等功能，模拟器主机根据探测器接口电路送来的控制时序输出相应的模拟波形信号和其它电平信号，模拟器主机的开关/按钮 /指示灯完成模拟器的模式选择、波形时序控制和状态指示，LCD显示器主要用于显示模拟器的工作状态和监测参数。上位计算机通过LAN或USB接口和模拟器主机相连，进行模拟器参数设置、波形数据生成、数据管理、数据下载、模拟器主机控制、模拟器运行状态监控等工作。如图2所示为探测器模拟器主控电路硬件框图，主控电路是模拟器的核心，主要包括电源模块、模拟器ARM主机模板和波形存储输出模板，ARM主机模板包括ARM模块、用于与开关/按钮/指示灯模块和IXD显示模块连接的接口，波形存储输出模板包括逻辑信号变换模块、波形时钟模块、波形存储输出模块、串行通信模块、波形数据存储器(图中未显示)，下面主要对主控电路各功能模块进行说明。ARM主机模板主要实现外围部件的连接及管理，主要包括ARM与上位计算机的USB 接口通信连接、对IXD显示器管理、开关/按钮/指示灯信号处理与驱动、模拟器测试接口， 以及与波形模板的接口信号。
模拟器逻辑信号变换模块由FPGA实现。该模块主要完成探测器与模拟器主机之间逻辑信号的电平变换，使模拟器主机能够与5V和3. 3V的探测器逻辑信号兼容，为FPGA 和ARM提供所需的逻辑信号。波形时钟模块由FPGA实现。该模块根据探测器的MC信号和FPGA内核时钟，生成波形存储输出模块所需的波形时钟信号，为模拟器进行波形数据输出提供基准时钟。
波形存储输出模板由FPGA实现，该模块以波形时钟为基准，完成波形存储与输出时序控制功能。为了保证ARM和DAC对波形存储器操作的唯一性和波形数据的完整性，满足波形输出快速性要求，当DAC正在进行波形输出操作时，ARM不能对波形存储器进行读写操作；只有当DAC完成一帧波形输出操作，ARM才能对波形存储器进行读写操作。在ARM对波形存储器进行读写操作期间，DAC输出停止输出波形，直至ARM完成了对波形存储器的操作，DAC再开始输出波形。波形数据存储区由16个256K字的SRAM芯片组成，这16个256K 字的SRAM芯片分别与16个16位DAC芯片对应，形成16路波形数据模拟输出通道。FPGA串行通信模块主要完成模拟器与探测器串行通信接口信号SERCLK、SERDAT、 SERCL的互连和通信。FPGA接收来自探测器的串行数据并暂存在FPGA的RAM缓冲区，并能将FPGA的RAM缓冲区中待发送的串行数据按照串行接口通信协议发送给探测器。IXD接口显示模块主要实现ARM对IXD的驱动功能，所需的输入输出信号逻辑和时序根据所选择的ARM和LCD确定，应能够满足ARM对LCD显示器进行所有的操作。模拟器主控电路采用接口适配器与探测器接口电路相连，在模拟器主控电路一侧采用通用接口定义，而在探测器一侧则根据探测器的型号及其接口电路引脚信号进行定义，在模拟器工作/测试与调试中，需要根据所模拟的探测器类型及其接口电路选择不同的电缆。电源模块将220VAC电源变换为直流电源，提供模拟器ARM主机模板和波形存储输出模板所需的直流数字电源和直流模拟电源，并根据波形存储输出模板的要求为模拟器 DAC提供所需的参考电平。探测器模拟器装置根据模拟的对象不同定义为两种模式线阵模式和面阵模式。 根据不同的模式选择不同的接口适配器。为了兼容面阵和线阵两种探测器，部分信号通道将是复用的。探测器模拟器装置的主要功能如下
(1)模拟面阵探测器和线列探测器的多通道输入/输出，包括面阵320X256、面阵 640X 512、线阵480X6、线阵576X6等各型探测器；
(2)显示探测器模拟器的当前工作模式；
(3 )检测探测器接口电路送来的电源电压，如果被监测的电源电压低于指标要求，则禁止输出波形信号，电源电压正常才输出波形信号； (4)具备有上电自检测功能，能够显示自检状态。根据以上探测器模拟器功能的描述，探测器模拟器的主要工作流程如下
1.模拟器自检探测器模拟器上电后进行自检，LCD显示屏能够显示自检的过程和自检结果，以判断探测器模拟器是否工作正常；
2.正常输出模拟信号探测器模拟器完成自检后进入正常工作状态，LCD显示屏显示模拟器的模式输出信号与运行参数等信息。
权利要求
1.一种探测器模拟器装置，其特征在于包括用于与上位计算机控制连接的模拟器主机，所述模拟器主机包括开关及指示模块和主控电路，所述主控电路的信号输入端通过接口适配器与探测器接口电路双向连接；所述开关及指示模块的控制输出端与主控电路的控制输入端双向连接；主控电路的输出端设有用于与模拟器测量接口的输入端连接的测试接口 ；主控电路还设有用于与上位计算机连接的通信接口。
2.根据权利要求1所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述主控电路的输出端还连接有IXD显示模块。
3.根据权利要求1或2所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述主控电路由ARM主机模板及与其通信连接的波形存储输出模板组成，所述波形存储输出模板由FPGA实现，并与通过接口适配器与探测器接口电路双向连接。
4.根据权利要求3所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述ARM主机模板实现模拟器主机与上位计算机通信连接、控制IXD显示模块显示、对开关及指示模块信号处理与驱动、与模拟器测量接口连接，以及与波形存储输出模板的接口信号连接。
5.根据权利要求3所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述波形存储输出模板包括逻辑信号变换模块、波形时钟模块、波形存储输出模块、串行通信模块。
6.根据权利要求1或2所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述主控电路上还设有通过通信接口连接的上位计算机。
7.根据权利要求1或2所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述主控电路的输入端还连接有波形存储器。
8.根据权利要求7所述的探测器模拟器装置，其特征在于所述主控电路还包括电源模块。
全文摘要
本发明涉及一种探测器模拟器装置，包括用于与上位计算机控制连接的模拟器主机，模拟器主机包括开关及指示模块和主控电路，主控电路的信号输入端通过接口适配器用于与探测器接口电路双向连接；开关及指示模块的控制输出端与主控电路的控制输入端双向连接；主控电路的输出端设有用于与模拟器测量接口的输入端连接的测试接口。本发明探测器模拟器装置采用以ARM+FPGA的主控电路为核心，该装置可以替代昂贵的红外探测器，降低红外探测器处理电路的研发成本，为红外成像电路提供研发平台，集成度高、体积小、功耗低、使用方便，同时还具有良好的升级和扩展能力。
文档编号G01J5/10GK102288298SQ201110108840
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者贾俊涛, 黄红蓉 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所