地平儀是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)，其測(cè)量精度和可靠性直接關(guān)系到衛(wèi)星姿態(tài)是否精確和穩(wěn)定。本文利用TI公司的DSP芯片TMS320C6711B(簡(jiǎn)稱C6711)實(shí)現(xiàn)了中心定位的相關(guān)算法。

　　1 實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

　　本系統(tǒng)以C6711為核心，輔助以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA及高速A/D等器件構(gòu)成實(shí)時(shí)高速數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件框圖如圖1。該圖像處理系統(tǒng)的工作原理是：由CCD采集輸出的模擬圖像信號(hào)，經(jīng)過高速A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字圖像信號(hào)在FPGA控制下，將數(shù)據(jù)不斷輸入至雙口RAM。每當(dāng)一幀圖像掃描結(jié)束時(shí)，F(xiàn)PGA提供一個(gè)中斷標(biāo)志信號(hào)，觸發(fā)DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移，將雙口RAM中的一幀圖像通過C6711的QDMA搬移到SDRAM中。QDMA將數(shù)據(jù)搬移完后檢查圖像數(shù)據(jù)是否有效，如有效則觸發(fā)DSP執(zhí)行圖像處理程序，否則返回等下一個(gè)中斷到來。DSP在下次中斷到來之前處理完本幀圖像，將得出的姿態(tài)角信息通過多通道緩沖串口McBSP輸出給電腦PC機(jī)RS232口并顯示，之后又進(jìn)入中斷等待狀態(tài)，等待中斷再次觸發(fā)QDMA進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移。

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　　1.1 C6711數(shù)字信號(hào)處理器

　　C6711是TI公司的高速浮點(diǎn)DSP芯片，主頻為150MHz，最高能達(dá)到900MFLOPS的峰值運(yùn)算能力。C6711由CPU內(nèi)核、片內(nèi)外設(shè)和存儲(chǔ)器三大部分組成。處理單元采用高性能、先進(jìn)的VelociTITM結(jié)構(gòu)，每時(shí)鐘周期8個(gè)功能單元可并行工作。C6711具有特別適合實(shí)時(shí)圖像處理的特點(diǎn)：

　　(1)先進(jìn)的VelociTI超長(zhǎng)指令字C67xDSP內(nèi)核;

　　(2)硬件支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)的單精度和雙精度浮點(diǎn)指令;

　　(3)32位外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)，提供與同步、異步存儲(chǔ)器的無縫接口;

　　(4)兩級(jí)緩存結(jié)構(gòu)，其中：程序緩存32Kbit，數(shù)據(jù)緩存32Kbit，二級(jí)緩存512Kbit;

　　(5)增強(qiáng)型DMA控制器，共16個(gè)獨(dú)立通道。

　　1.2 A/D變換

　　由CCD輸出的模擬圖像信號(hào)，經(jīng)過高速A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字圖像信號(hào)，在FPGA的控制下存入雙口RAM存儲(chǔ)器，供DSP處理使用。

　　1.3 電源模塊和監(jiān)控復(fù)位電路

　　C6000系列DSP需要兩種電壓，分別為CPU內(nèi)核電壓和周邊I/O接口電壓。C6711需要3.3V和1.8V兩種電壓，并且要求兩種電源滿足一定的加電順序。本系統(tǒng)采用兩者同時(shí)加電的方式。根據(jù)系統(tǒng)的功耗要求，分別采用芯片TPS54316和TPS54314直接產(chǎn)生3.3V和1.8V兩種電壓，它最大可提供3A的供電電流。電源監(jiān)控和復(fù)位電路采用TI公司的TPS3307-33實(shí)現(xiàn)，它可以同時(shí)監(jiān)測(cè)三個(gè)獨(dú)立的電壓3.3V/5V/1.8V，并且被監(jiān)測(cè)的三個(gè)電壓有一個(gè)低于其門限值時(shí)，就可以保證輸出有效的

信號(hào)，使DSP復(fù)位，當(dāng)它們的值都高于門限值時(shí)，

信號(hào)才變?yōu)楦唠娖健?/p>

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