基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统及其实现方法，解决现有的宽幅图像扫描系统存在数据处理速度慢、且结构复杂的问题。本发明包括上位机，与该上位机双向连接的千兆以太网接口芯片，与该千兆以太网接口芯片双向连接的CPU，以及至少为两个并排设置的CIS模拟前端；所述CIS模拟前端包括与CPU连接的CIS光源驱动模块，与该CIS光源驱动模块连接的CIS传感器，以及输入端与CIS传感器输出端连接、输出端与CPU输入端连接的模数转换器。本发明结构简单、智能化程度高，具有数据处理量大、处理速度快、且能稳定地进行远距离传输的特点，因此，其适于推广应用。
【专利说明】[0001] 基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统及其实现方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种宽幅图像扫描系统，具体涉及的是一种基于千兆以太网传输的宽 幅图像扫描系统及其实现方法。
【背景技术】
[0003] 宽幅图像扫描系统主要用于工业方面的大幅面扫描。随着科技的不断发展和进 步，扫描系统需要处理的数据量也越来越大，并且很多时候需要远距离传输。然而，现有的 宽幅图像扫描系统由于自身系统设计的不足，越来越难以满足当今工业发展的进度，它们 的缺点主要表现在：（1)结构复杂、制造成本较高；（2)处理速度慢，导致显示图像的时间过 于漫长，并且在进行长距离传输时不能保证传输数据的准确性。
[0004] 因此，需要对现有的宽幅图像扫描系统进行有效的改进，以使其能够满足工业发 展的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统及其实现方法， 主要解决现有的宽幅图像扫描系统存在结构复杂、数据处理速度慢、且远距离传输准确性 低的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统，包括上位机，与该上位机双向连接的千兆 以太网接口芯片，与该千兆以太网接口芯片双向连接的CPU，以及至少为两个并排设置的 CIS模拟前端；所述CIS模拟前端包括与CPU连接的CIS光源驱动模块，与该CIS光源驱动 模块连接的CIS传感器，以及输入端与CIS传感器输出端连接、输出端与CPU输入端连接的 模数转换器。
[0007] 作为优选，所述千兆以太网接口芯片的型号为LAN8810。
[0008] 进一步地，本发明还包括与输入端与电源模块输出端连接的随机存取存储器，该 随机存取存储器与CPU双向连接。
[0009] 在上述硬件基础上，本发明还提供了该基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统 的实现方法，包括以下步骤： (1) 上位机向千兆以太网接口芯片发出工作指令，千兆以太网接口芯片接收指令后进 行处理，并传输至CPU; (2) CPU接收数据并进行处理，产生时钟信号，然后控制所有的CIS模拟前端分别采集 扫描对象各个部分的图像数据； (3) CIS模拟前端采集完图像数据后反馈至CPU进行处理，然后通过千兆以太网接口芯 片传输至上位机； (4)上位机对接收的数据进行进一步的处理，将所有的CIS模拟前端采集的数据进行 拼接，形成完整的宽幅图像，并将图像进行显示。
[0010] 具体地说，CIS模拟前端采集图像数据的具体过程如下： (2a)CPU向CIS光源驱动模块传输指令，CIS光源驱动模块点亮CIS传感器，并控制CIS 传感器采集图像数据； (2b) CIS传感器采集图像数据后向模数转换器传输模拟电平信号； (2c )模数转换器接收模拟电平信号后，将其转换成数字电平信号。
[0011] 进一步地，所述步骤（3)中，CPU在处理CIS模拟前端反馈的图像数据的过程中，还 将数据临时存储在随机存取存储器中。
[0012] 再进一步地,所述上位机和CPU之间相互接收数据时，均对所接收的数据进行检 查和纠错，该检查和纠错过程如下： (a) 上位机与CPU之间建立校验规则； (b) 上位机或CPU作为发送端通过千兆以太网接口芯片传输数据时，在信息码元中按 照建立的校验规则加插监督码元，然后一起发送到作为接收端的另一方； (c) 接收端接收数据，并根据校验规则对接收的码元进行解码，检查是否存在错码，是， 则确定错码的位置，并对错码进行自动纠错或请求发送端重发数据；否，则认为无错码，传 输的数据可直接使用。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： (1)本发明结构简单、数据传输速度快，处理量大。
[0014] (2)本发明设置的千兆以太网接口芯片，其通过TCP/IP协议使上位机和CPU进 行通信并处理数据，由于千兆以太网的抗干扰特性，可以很好地确保数据的远距离传输，其 传输的稳定性非常好，并且本发明通过有效的硬件结构组合，以及适当的编程，大幅提升了 系统对图像数据的处理能力，使系统的性能得到了大幅的提升，本发明的设计方案加快了 宽幅图像的显示时间，其数据处理速度及传输距离远远高于现有技术的数据处理速度和传 输距离，完全能够满足工业发展的需求，并且系统结构趋于简单化，因此，不仅制造生产更 方便，生产效率更高，而且制造成本也被大幅降低，并且有效的软硬件结合也使得上位机与 (PU之间具有很好的检查错误和纠错能力，降低错码率，确保数据传输的正确性，进而保证 图像采集后能够准确显示，其精度相当高。
[0015] (3)本发明还设置了随机存取存储器，可在CPU处理数据的过程中暂时将数据进 行存储，方便CPU调用相关数据进行处理，避免CPU出现紊乱导致运行不稳定，使其数据处 理能力进一步得到发挥。
[0016] (4)本发明性价比高、设计成本低廉，具有很高的实用价值和推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。 实施例
[0019] 如图1所示，本发明包括上位机、千兆以太网接口芯片、CPU和多个CIS模拟前端， 其中，上位机与千兆以太网接口芯片双向连接，CPU与千兆以太网接口芯片双向连接，作为 优选，本实施例中，千兆以太网接口芯片的型号为LAN8810。而多个CIS模拟前端则同时与 CPU双向连接，并且所有的CIS模拟前端以并排的方式设置。具体地说，每个CIS模拟前端 均包括与CPU连接的CIS光源驱动模块，与该CIS光源驱动模块连接的CIS传感器，以及输 入端与CIS传感器输出端连接、输出端与CPU输入端连接的模数转换器。
[0020] 所述CPU作为图像采集数据的核心处理部分，其在处理数据的过程中，为方便处 理数据，会将部分数据临时存储在与其双向连接的随机存取存储器(即RAM)中，而该随机存 取存储器的输入端也与电源模块的输出端连接。
[0021] 在上述硬件结构的基础上，下面对本发明的工作流程进行介绍，如下所述： (1) 上位机向千兆以太网接口芯片发出工作指令，千兆以太网接口芯片接收指令后进 行处理，并传输至CPU; (2) CPU接收数据并进行处理，产生时钟信号，然后控制所有的CIS模拟前端分别采集 扫描对象各个部分的图像数据； 该步骤中，单个CIS模拟前端的具体采集处理过程如下： (2a)CPU向CIS光源驱动模块传输指令，CIS光源驱动模块点亮CIS传感器，并控制CIS 传感器采集图像数据； (2b) CIS传感器采集图像数据后向模数转换器传输模拟电平信号； (2c)模数转换器接收模拟电平信号后，将其转换成数字电平信号； (3) CIS模拟前端采集完图像数据后反馈至CPU进行处理，然后通过千兆以太网接口芯 片传输至上位机； (4) 上位机对接收的数据进行进一步的处理，将所有的CIS模拟前端采集的数据进行 拼接，形成完整的宽幅图像，并将图像进行显示。
[0022] 上述数据传输过程中，为进一步确保数据远距离传输的正确性，所述上位机和CPU 之间相互接收数据时，均对所接收的数据进行检查和纠错，本发明检查和纠错的基本原理 是：设备按照某种确定的编码规则，在待发送的信息码元中加入一些多余的监督码元，然后 在接收端利用该规则进行解码，一旦出现突发差错或信道干扰，便会被发现，然后设备自动 纠正传输中发生的差错，从而提高码元传输的可靠性。本实施例的检查和纠错过程如下： (1) 上位机与CPU之间建立校验规则； (2) 上位机或CPU作为发送端通过千兆以太网接口芯片传输数据时，在信息码元中按 照建立的校验规则加插监督码元，然后一起发送到作为接收端的另一方； (3) 接收端接收数据，并根据校验规则对接收的码元进行解码，检查是否存在错码，是， 则确定错码的位置，并对错码进行自动纠错或请求发送端重发数据；否，则认为无错码，传 输的数据可直接使用。
[0023] 本发明利用千兆以太网进行数据传输，稳定性好，抗干扰能力强，非常适合远距离 传输，并且在通过适当的编程后，还可以实现上位机和CPU对各自接收的数据进行检查和 纠错，从而在结合千兆以太网接口芯片后，能够很好地确保数据的快速、正确传输和高效处 理，使图像准确采集和显示，不但误差小、精度高，而且智能化程度相当高。因此，本发明既 简化了系统结构，又实现了快速处理数据的功能，使得采集图像数据的传输、处理和显示的 时间大幅缩短，并且大幅增强了系统数据的远距离传输能力，进而极大地方便了系统的工 作，满足了工业发展的需求。
[0024] 上述实施例仅为本发明较佳的实现方式之一，不应当用于限制本发明的保护范 围，凡在本发明的精神原则下所作出的毫无实质意义的改动或润色，或是进行等同置换的 技术方案，其所解决的技术问题实质上与本发明一致的，均应当概括在本发明的保护范围 之内。
【权利要求】
1. 基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统，其特征在于，包括上位机，与该上位机双 向连接的千兆以太网接口芯片，与该千兆以太网接口芯片双向连接的CPU，以及至少为两个 并排设置的CIS模拟前端；所述CIS模拟前端包括与CPU连接的CIS光源驱动模块，与该 CIS光源驱动模块连接的CIS传感器，以及输入端与CIS传感器输出端连接、输出端与CPU 输入端连接的模数转换器。
2. 根据权利要求1所述的基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统，其特征在于，所 述千兆以太网接口芯片的型号为LAN8810。
3. 根据权利要求2所述的基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统，其特征在于，还 包括与输入端与电源模块输出端连接的随机存取存储器，该随机存取存储器与CPU双向连 接。
4. 基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统的实现方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 上位机向千兆以太网接口芯片发出工作指令，千兆以太网接口芯片接收指令后进 行处理，并传输至CPU; (2) CPU接收数据并进行处理，产生时钟信号，然后控制所有的CIS模拟前端分别采集 扫描对象各个部分的图像数据； (3) CIS模拟前端采集完图像数据后反馈至CPU进行处理，然后通过千兆以太网接口芯 片传输至上位机； (4) 上位机对接收的数据进行进一步的处理，将所有的CIS模拟前端采集的数据进行 拼接，形成完整的宽幅图像，并将图像进行显示。
5. 根据权利要求4所述的基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统的实现方法，其特 征在于，所述步骤（2)中，CIS模拟前端采集图像数据的具体过程如下： (2a)CPU向CIS光源驱动模块传输指令，CIS光源驱动模块点亮CIS传感器，并控制CIS 传感器采集图像数据； (2b) CIS传感器采集图像数据后向模数转换器传输模拟电平信号； (2c )模数转换器接收模拟电平信号后，将其转换成数字电平信号。
6. 根据权利要求5所述的基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统的实现方法，其特 征在于，所述步骤（3)中，CPU在处理CIS模拟前端反馈的图像数据的过程中，还将数据临时 存储在随机存取存储器中。
7. 根据权利要求4?6任意一条所述的基于千兆以太网传输的宽幅图像扫描系统的实 现方法，其特征在于，所述上位机和CPU之间相互接收数据时，均对所接收的数据进行检查 和纠错，该检查和纠错过程如下： (a) 上位机与CPU之间建立校验规则； (b) 上位机或CPU作为发送端通过千兆以太网接口芯片传输数据时，在信息码元中按 照建立的校验规则加插监督码元，然后一起发送到作为接收端的另一方； (c) 接收端接收数据，并根据校验规则对接收的码元进行解码，检查是否存在错码，是， 则确定错码的位置，并对错码进行自动纠错或请求发送端重发数据；否，则认为无错码，传 输的数据可直接使用。
【文档编号】G06F3/042GK104102395SQ201410313703
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】罗颖, 贾宏宇, 刘强, 杨海萍, 王平, 彭梁邑 申请人:宁波术有电子科技有限公司