CCD" title="CCD">CCD(ChargeCoupledDevices)電荷耦合器件是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體集成光電器件。由于CCD器件具有諸多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、光譜響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍大、空間自掃描等，使得近30年來，CCD器件及其應(yīng)用技術(shù)的研究取得了驚人的進(jìn)展，特別是在圖像傳感和非接觸測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展更為迅速。目前，CCD應(yīng)用技術(shù)已成為集光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械及微計(jì)算機(jī)為一體的綜合性技術(shù)，在現(xiàn)代光子學(xué)、光電檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中成果累累。隨著CCD技術(shù)的迅猛發(fā)展，針對(duì)CCD信號(hào)" title="信號(hào)">信號(hào)的采集" title="采集">采集及采集之后的信號(hào)如何與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息通信就成為CCD應(yīng)用的一個(gè)重要問題，而能夠針對(duì)CCD每一個(gè)象素進(jìn)行高速采集并實(shí)時(shí)的傳輸給計(jì)算機(jī)處理，將會(huì)大大的提高采集到的CCD信號(hào)的精度并解決實(shí)時(shí)處理的問題，這在CCD信號(hào)采集和處理領(lǐng)域都將有非常廣闊的前景。
通用串行總線USB" title="USB">USB(UniversalSerialBus)是1995年由康柏、微軟、IBM，DEC等公司為解決傳統(tǒng)總線不足而推廣的一種新型的通信標(biāo)準(zhǔn)。USB總線接口" title="接口">接口具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率、使用靈活、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，非常適合CCD的數(shù)據(jù)采集。他有低速、全速和高速三種工作方式，即USBl．1版本中．的低速模式和全速模式，低速模式的傳輸速率為1．5Mb／s，支持一些不需要很大數(shù)據(jù)吞吐量和很高實(shí)時(shí)性的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤等；全速模式的傳輸速率可以達(dá)到12Mb／s。，可以外接速率更高的外設(shè)，適合用于線陣CCD的數(shù)據(jù)采集。在USB 2．0版本中，增加了一種高速模式，其數(shù)據(jù)傳輸率最高可以達(dá)到480Mb／s，完全可以滿足高速CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)" title="系統(tǒng)">系統(tǒng)的需要。
2 接口硬件組成
本系統(tǒng)選用高速的AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換器，用于采集CCD信號(hào)，配以先進(jìn)先出(FIFO)存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)高速緩沖器，用于存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并采用具有微控制器的USB接口芯片，從而通過USB接口將采集到的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
 (1)Windows DDK(Device Driver Kits)，DDK基于匯編語(yǔ)言的編程方式和內(nèi)核模式的調(diào)用，對(duì)沒有深厚的操作系統(tǒng)原理和編程水平的人員來說，任務(wù)相當(dāng)艱巨。 (2)NuMega公司的Driverstudio工具開發(fā)包，其中的DriverWorks實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了對(duì)DDK類的封裝，可以提供給用戶驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)框架，只需用戶在相應(yīng)的代碼段中加入自己系統(tǒng)的控制代碼即可，不必了解內(nèi)核機(jī)制，大大加速了USB外設(shè)的開發(fā)速度。本系統(tǒng)就是使用DriverWorks來開發(fā)USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的。生成的應(yīng)用接口函數(shù)在VC"中調(diào)用，大大降低了主機(jī)軟件的難度。 3．3 用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)" title="設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì) 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能有：?jiǎn)?dòng)／關(guān)閉USB設(shè)備，設(shè)置USB數(shù)據(jù)傳輸管道／端口，采集數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)等。這里，采用VisualC++6．0作為程序的開發(fā)環(huán)境，并且充分運(yùn)用了多線程的編程思想。從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)顯示。 為了實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)程序的通信，應(yīng)用程序首先創(chuàng)建一個(gè)事件和一個(gè)線程，再將事件句柄傳遞給WDM，用這一線程來等待WDM發(fā)送的事件消息，接收到事件消息后，就讀取驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)。 在Windows中，Win32應(yīng)用程序調(diào)用的APl函數(shù)有5個(gè)；CreateFile()，ReadFile()，WriteFi|e()，DeviceloControl()和CloseHandle()。 應(yīng)用程序?yàn)榇蜷_一個(gè)WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用CreateFile()函數(shù)。他的第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)符號(hào)鏈接名。如果用DriverWorks創(chuàng)建一個(gè)WDM驅(qū)動(dòng)程序，通常會(huì)用類KUnitizedName生成一個(gè)設(shè)備符號(hào)鏈接名。這名字的后面有一個(gè)數(shù)字，一般是一個(gè)o。例如，若符號(hào)鏈接名為"USBDevice"，則傳遞給CreateFile()的是"＼＼＼＼．＼＼USBDevice0"。  一旦應(yīng)用程序獲得設(shè)備的有效句柄，他就能夠調(diào)用Win32函數(shù)，這將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于此設(shè)備對(duì)象的相應(yīng)IRP，發(fā)送給驅(qū)動(dòng)程序，完成相應(yīng)功能。這種關(guān)系如表1所示。
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