鐘國(guó)靂，廖守億，楊薪潔

512×512 MOS電阻陣列驅(qū)動(dòng)控制方法研究

鐘國(guó)靂，廖守億，楊薪潔

（火箭軍工程大學(xué) 精確制導(dǎo)與仿真實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710025）

MOS電阻陣列是構(gòu)成紅外成像目標(biāo)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵核心設(shè)備，其投射出的紅外圖像的質(zhì)量將直接影響紅外成像制導(dǎo)半實(shí)物仿真試驗(yàn)的逼真度和可信度。針對(duì)新一代國(guó)產(chǎn)512×512元MOS電阻陣列工作方式的改變、像元規(guī)模與圖像數(shù)據(jù)傳輸量的倍增對(duì)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)提出的更高要求，研究了與其配套的驅(qū)動(dòng)控制方案。研究基于光纖數(shù)據(jù)傳輸、PCI-E高速總線、FPGA解決了高數(shù)據(jù)吞吐率、高精度時(shí)序信號(hào)生成問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了一種多路模擬信號(hào)高速建立的方法。經(jīng)仿真驗(yàn)證表明，該驅(qū)動(dòng)方案可滿足512×512 MOS電阻陣列快照模式下圖像刷新率達(dá)到200Hz，單個(gè)像元灰度等級(jí)為16bit，為電阻陣列的實(shí)際工程應(yīng)用提供了參考。

紅外成像制導(dǎo)；MOS電阻陣列；圖像刷新率；PCI-E總線；快照模式

0 引言

紅外成像目標(biāo)仿真是紅外成像半實(shí)物仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)將上位機(jī)生成的紅外圖像實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為具有真實(shí)紅外輻射特性的紅外熱圖像[1]，實(shí)現(xiàn)該過(guò)程需要一種物理轉(zhuǎn)換裝置，目前這類裝置主要包括MOS電阻陣列、數(shù)字微鏡系統(tǒng)（digital micromirror device，DMD）、紅外液晶光閥等[2]。其中，MOS電阻陣列由于具有溫度范圍大、可滿足高幀頻、高分辨率、模擬圖像的光譜波段寬等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用[3]。512×512元MOS電阻陣列芯片作為最新一代紅外成像半實(shí)物仿真系統(tǒng)的圖像轉(zhuǎn)換器件，器件上有大量呈陣列分布的微型電阻作為紅外輻射元，每個(gè)輻射元可在對(duì)應(yīng)像素的圖像輻射信號(hào)控制下被加熱或冷卻到不同的溫度[4]，從而將數(shù)字化的動(dòng)態(tài)紅外圖像信息轉(zhuǎn)換為真實(shí)的二維紅外熱圖像加以顯示。

美國(guó)在該領(lǐng)域處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，已研究并投入使用2048×2048像元的MOS電阻陣列[5]，圖像刷新率達(dá)200Hz以上，溫度分辨率為0.02K。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)128×128、256×256規(guī)格電阻陣列的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)已非常成熟，如朱巖等人基于FPGA、雙端口RAM、PC104模塊等技術(shù)設(shè)計(jì)的128×128電阻陣列驅(qū)動(dòng)控制方案[6]；黃勇等人基于FPGA、光纖、PCI總線以及分塊驅(qū)動(dòng)等技術(shù)設(shè)計(jì)的256×256電阻陣列驅(qū)動(dòng)控制方案[7]，均能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)200Hz幀頻的圖像刷新率、像元灰度等級(jí)不小于12bit。而對(duì)于512×512元電阻陣列，由于其像元規(guī)模與圖像數(shù)據(jù)量的劇增以及單元控制電路由掃描模式改換為快照模式，導(dǎo)致在控制邏輯、數(shù)據(jù)傳輸速率、時(shí)序信號(hào)精度、多路模擬信號(hào)建立速度上面臨了新的挑戰(zhàn)，以往電阻陣列的驅(qū)動(dòng)控制方案均無(wú)法滿足512×512電阻陣列的驅(qū)動(dòng)控制需求。

因此，圍繞512×512電阻陣列的工作原理與性能需求，本文研究了一種與之適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制方案。該方案可實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的高速傳輸、高速D/A轉(zhuǎn)換、高精度時(shí)序控制信號(hào)生成，驅(qū)動(dòng)512×512電阻陣列幀頻可達(dá)到200Hz幀頻，16bit像元灰度等級(jí)。

1 電阻陣列工作原理

1.1 快照工作模式

電阻陣列有掃描模式和快照模式兩種工作方式?？煺漳Ｊ较拢飨裨刂齐娐分杏幸粚?duì)保持電容交替工作，一個(gè)用于存儲(chǔ)下一幀的溫度電壓信號(hào)，另一個(gè)用于在當(dāng)前幀放電驅(qū)動(dòng)發(fā)熱電阻，溫度電壓信號(hào)在一個(gè)幀周期內(nèi)以掃描的方式逐個(gè)寫(xiě)入各像元當(dāng)前非放電的電容中，等待下一個(gè)幀同步信號(hào)的到來(lái)，然后在快照開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的控制下同時(shí)驅(qū)動(dòng)全屏電阻，更新一整幀紅外圖像[4]；掃描模式下，各像元控制電路中僅有一個(gè)保持電容，在一個(gè)幀周期內(nèi)，各像元同樣以掃描的方式逐個(gè)讀入溫度電壓信號(hào)，在讀入的同時(shí)，即刻開(kāi)始給電阻加熱，并通過(guò)保持電容持續(xù)加熱電阻，當(dāng)最后一行（列）被加熱像元的溫度穩(wěn)定下來(lái)時(shí)即完成一幀紅外圖像的投射。

128×128、256×256規(guī)格電阻陣列均采用了電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的掃描模式。而對(duì)于512×512元電阻陣列，由于其像元規(guī)模倍增的同時(shí)還需保持200Hz的高幀頻，若繼續(xù)沿用掃描模式，會(huì)出現(xiàn)當(dāng)下一幀圖像開(kāi)始投射時(shí)，上一幀圖像的末尾幾行（列）像元還未穩(wěn)定或穩(wěn)定時(shí)間過(guò)短的情況[8]，這樣會(huì)導(dǎo)致被測(cè)單元在半實(shí)物仿真試驗(yàn)中無(wú)法探測(cè)到完整穩(wěn)定的紅外圖像。因此，512×512元電阻陣列采用了快照模式，在此模式下，每個(gè)幀周期開(kāi)始時(shí)全屏像元的電阻同時(shí)加熱，最大限度地延長(zhǎng)了圖像穩(wěn)定的時(shí)間，但此模式下會(huì)存在一幀圖像的延遲，這在半實(shí)物仿真中是可以接受的。

1.2 器件總體工作原理

快照工作模式下，當(dāng)前幀圖像的投射與下一幀圖像的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備同時(shí)進(jìn)行，圖像投射以及電容的切換由快照開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1、2控制（1、2＝01或10），當(dāng)前幀圖像開(kāi)始投射時(shí)，控制1、2將存放當(dāng)前幀溫度電壓信號(hào)的電容加入放電回路，驅(qū)動(dòng)全屏發(fā)熱電阻，并將上一幀的放電電容切換到充電回路，為下一幀圖像的投射做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過(guò)程采用逐列分組掃描的方式對(duì)512×512個(gè)像元的電容進(jìn)行均勻掃描充電，即整塊電阻陣列按列分為32組分別包含512×16個(gè)像元的區(qū)域，行選通移位寄存器依次選通電阻陣的512行，在其中一行被選通的時(shí)間內(nèi)，32組列選通移位寄存器順序選通各組在該行的16個(gè)像元，各像元在被選通時(shí)讀入相應(yīng)的溫度電壓信號(hào)。為防止相鄰列或相鄰幀切換時(shí)溫度電壓信號(hào)的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)和混淆，移位寄存器均在首端增添1位冗余位，一組（512×16個(gè)單元）的工作示意圖如圖1所示。

圖1 快照工作模式示意圖

2 驅(qū)動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)

2.1 圖像數(shù)據(jù)傳輸方案

對(duì)于512×512元電阻陣列，若控制數(shù)據(jù)為16位電壓或圖像數(shù)據(jù)，并且最高要達(dá)到200Hz幀頻，則要求圖像數(shù)據(jù)吞吐率可達(dá)：

可以看出，該規(guī)模電阻陣列對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求是很高的，過(guò)去使用的33MHz、32bit PCI總線可達(dá)132MByte/s數(shù)據(jù)傳輸速率，看似仍舊可以滿足當(dāng)前研究工作需求，但由于104.9MB已接近總線帶寬的80%，再考慮到數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在的各種時(shí)間損耗。因此，基于PCI總線，難以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

本文采用了一種基于光纖和PCI-E總線的數(shù)據(jù)傳輸方案：在上位機(jī)圖形工作站的控制下，512×512紅外圖像數(shù)據(jù)通過(guò)PCI-E總線寫(xiě)入光纖數(shù)據(jù)傳輸卡，再通過(guò)光纖傳輸至下位機(jī)驅(qū)動(dòng)控制卡。光纖數(shù)據(jù)傳輸卡設(shè)計(jì)如圖2所示，位于工作站的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境紅外圖像生成軟件生成512×512紅外圖像后，配置光纖數(shù)據(jù)傳輸卡的寄存器啟動(dòng)硬件DMA，光纖數(shù)據(jù)傳輸卡DMA將圖像數(shù)據(jù)搬至板卡上的內(nèi)存緩存，板上的光纖接口模塊根據(jù)DDR3中緩存的圖像幀數(shù)，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀并通過(guò)光纖發(fā)送至下位機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器驅(qū)動(dòng)控制卡中。光纖數(shù)據(jù)傳輸卡設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)下發(fā)通道和指令輸入通道，可通過(guò)指令輸入通道接收下位機(jī)驅(qū)動(dòng)控制卡發(fā)出的同步時(shí)鐘脈沖，接收到該脈沖后，工作站才開(kāi)啟新一幀圖像的渲染。

圖2 光纖數(shù)據(jù)傳輸卡功能組成框圖

2.2 驅(qū)動(dòng)控制卡總體設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)控制卡主要完成紅外圖像數(shù)據(jù)的接收并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)512×512電阻陣列所需的時(shí)序控制脈沖及32路溫度電壓信號(hào)。驅(qū)動(dòng)控制卡光模塊收到上位機(jī)光纖數(shù)據(jù)傳輸卡的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理主要是解幀圖像并進(jìn)行非均勻性校正處理，處理完成后得到D/A數(shù)據(jù)，將該電壓數(shù)據(jù)寫(xiě)入乒乓緩沖模塊，完成數(shù)據(jù)的接收。驅(qū)動(dòng)控制卡根據(jù)同步觸發(fā)信號(hào)，將晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻和相移后，得到滿足掃描時(shí)序需求的各時(shí)序控制脈沖，并聯(lián)合D/A轉(zhuǎn)換控制邏輯，從乒乓緩沖中讀出當(dāng)前幀D/A數(shù)據(jù)，控制D/A轉(zhuǎn)換，再在時(shí)序控制脈沖的驅(qū)動(dòng)下將生成的32路并行溫度電壓信號(hào)送入電阻陣列，結(jié)合快照開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成紅外圖像。

驅(qū)動(dòng)控制卡總體設(shè)計(jì)原理如圖3所示，控制芯片采用FPGA實(shí)現(xiàn)，包括3個(gè)主要模塊：時(shí)序控制模塊、D/A控制模塊、乒乓緩沖控制模塊。此外還具備A/D采樣通道，采集電阻陣列組件所輸出的模擬電壓形式的襯底溫度信息，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳輸至計(jì)算機(jī)，便于監(jiān)控芯片的工作狀態(tài)；具備信號(hào)檢測(cè)模塊，接收掃描電路的輸出檢測(cè)信號(hào)EOS_X、EOS_Y，對(duì)掃描電路工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，并將兩信號(hào)差分轉(zhuǎn)換后傳輸至示波器顯示其波形。

2.3 時(shí)序控制模塊設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過(guò)程中，行、列掃描周期是兩個(gè)很重要的參數(shù)。紅外圖像實(shí)時(shí)投射的最高幀頻需要達(dá)到200Hz，那么其刷新周期為5ms，由圖3可得行掃描周期也即行選通移位寄存器的時(shí)鐘（X_CLK）周期為：

1＝5ms/513≈9.69ms (2)

列掃描周期也即列選通移位寄存器的時(shí)鐘（Y_CLK）周期為：

2＝1/17≈0.57ms (3)

式中：2也等于單個(gè)像元的選通時(shí)間。列、行驅(qū)動(dòng)時(shí)序如圖4、5所示。

圖3 驅(qū)動(dòng)控制卡工作原理

圖4 列驅(qū)動(dòng)時(shí)序

圖5 行驅(qū)動(dòng)時(shí)序

hQ、hQ分別為冗余行、冗余列。有效信號(hào)SYNC_X、SYNC_Y分別在時(shí)鐘X_CLK、Y_CLK信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，在移位寄存器中進(jìn)行移位并順序選通各行各列，但是相鄰的兩列在選通交替的瞬間時(shí)刻，有效信號(hào)的移位可能導(dǎo)致兩列之間產(chǎn)生潛在的通路，從而出現(xiàn)信號(hào)的串?dāng)_。為解決該問(wèn)題，將列選通移位寄存器的門(mén)控信號(hào)Reset_Y與時(shí)序控制信號(hào)同步工作。在Y_CLK上升沿附近使Reset_Y保持d時(shí)間的低電平，讓列選通信號(hào)在此刻短暫的無(wú)效，如圖6所示。此時(shí)，各列也即各像元的選通時(shí)間為：

T＝2－d(4)

圖6 列選通隔離時(shí)序

2.4 D/A控制模塊設(shè)計(jì)

整個(gè)電阻陣列分為32組，由32路溫度電壓信號(hào)V1～V32分別驅(qū)動(dòng)各組像元，每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的溫度電壓大小決定了該像元輻射溫度大小。本文以16位串行輸入D/A轉(zhuǎn)換芯片AD5541ABRMZ為例，改進(jìn)了一種多路模擬信號(hào)高速建立的方法，可擴(kuò)展使用到未來(lái)更大規(guī)模電阻陣列的驅(qū)動(dòng)控制中。

該型D/A轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)建立時(shí)間為1ms，而單個(gè)像元的選通時(shí)間略小于0.57ms，更大規(guī)模電阻陣列此時(shí)間將會(huì)更小，所以會(huì)面臨在像元選通的時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成對(duì)s信號(hào)的建立以及對(duì)保持電容充電的情況。為解決此問(wèn)題，本文對(duì)每組像元使用3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器輪流建立其s信號(hào)，即當(dāng)其中一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸出端在對(duì)當(dāng)前選通像元的電容充電時(shí)，其余兩個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器正在分別建立后兩個(gè)像元的驅(qū)動(dòng)電壓，這樣每個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器將擁有兩個(gè)行掃描周期時(shí)間建立s信號(hào)，使每個(gè)像元選通時(shí)其對(duì)應(yīng)的s信號(hào)都已建立完畢。每個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器都需工作在雙緩沖模式下，即當(dāng)某D/A轉(zhuǎn)換器完成對(duì)第個(gè)像元驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，立即將輸入寄存器中第＋3個(gè)像元的數(shù)據(jù)更新至鎖存器開(kāi)啟新的s的建立，并將第＋6個(gè)像元的數(shù)據(jù)移入輸入寄存器，為下一次模擬信號(hào)建立做準(zhǔn)備。該模塊的功能由狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖7所示。

“IDLE”為空閑狀態(tài)，該狀態(tài)時(shí)D/A轉(zhuǎn)換器不工作。當(dāng)每幀圖像同步觸發(fā)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，進(jìn)入“WRITE_DAC”狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)延時(shí)計(jì)數(shù)器“Cnt_dly”?！癢RITE_DAC”狀態(tài)主要負(fù)責(zé)在行掃描信號(hào)選通冗余行期間，將前3個(gè)像元的控制電壓數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入到3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的輸入寄存器，等到距第一個(gè)像元被選通的時(shí)刻剛好還有兩個(gè)列掃描時(shí)鐘周期時(shí)，狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到“DAC1_Drive”?！癉AC1_Drive”、“DAC2_Drive”、“DAC3_Drive”狀態(tài)分別控制3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)模擬信號(hào)建立，同時(shí)讀入下一次需建立的電壓數(shù)據(jù)，它們之間順序跳轉(zhuǎn)的條件為行掃描信號(hào)的上升沿到來(lái)。經(jīng)計(jì)算，每一組最后一個(gè)像元都由DAC3來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以當(dāng)EOS_Y信號(hào)（行移位寄存器輸出檢測(cè)脈沖）的上升沿計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為513時(shí)，狀態(tài)由“DAC2_Drive”跳轉(zhuǎn)到“WAIT”，“WAIT”狀態(tài)僅起延時(shí)作用，目的是延時(shí)一個(gè)行掃描周期，確保最后一個(gè)像元的電容充電結(jié)束后狀態(tài)再跳轉(zhuǎn)到“IDLE”，等待下一幀掃描的同步觸發(fā)信號(hào)。

圖7 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2.5 乒乓緩沖控制模塊設(shè)計(jì)

本文使用32路雙端口RAM組成數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，每路雙口RAM分別負(fù)責(zé)緩存一組像元的圖像電壓數(shù)據(jù)。該緩沖區(qū)使用“乒乓緩沖”技術(shù)，將每個(gè)RAM的存儲(chǔ)地址分為A區(qū)和B區(qū)，所有RAM的A區(qū)共同構(gòu)成緩沖區(qū)的A區(qū)，所有RAM的B區(qū)共同構(gòu)成緩沖區(qū)的B區(qū)。

乒乓緩沖控制模塊需負(fù)責(zé)的工作有：

1）將圖像生成計(jì)算機(jī)傳來(lái)的圖像數(shù)據(jù)分塊寫(xiě)入32個(gè)雙口RAM，第1列到第16列的數(shù)據(jù)寫(xiě)入第1片RAM，第17列到第32列的數(shù)據(jù)寫(xiě)入第2片RAM，……第497列到第512列數(shù)據(jù)寫(xiě)入第32片RAM，并根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換表將冗余單元對(duì)應(yīng)的地址內(nèi)存入無(wú)效數(shù)據(jù)。

2）控制數(shù)據(jù)緩沖器進(jìn)行“乒乓緩沖”。即在當(dāng)前幀掃描周期內(nèi)，D/A轉(zhuǎn)換控制模塊從A區(qū)按照坐標(biāo)轉(zhuǎn)換表讀取數(shù)據(jù)，那么B區(qū)要同時(shí)進(jìn)行下一幀圖像數(shù)據(jù)的寫(xiě)入工作。當(dāng)前幀掃描結(jié)束后，下一幀圖像掃描時(shí)所需數(shù)據(jù)就將從B區(qū)中讀取，同時(shí)A區(qū)再寫(xiě)入新一幀的圖像數(shù)據(jù)[9]，如此循環(huán)往復(fù)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

在QuartusII軟件中將各模塊例化到一個(gè)頂層文件中，做好各模塊之間的聯(lián)結(jié)，再為該文件編寫(xiě)一個(gè)testbench仿真文件，在文件中模擬驅(qū)動(dòng)控制卡所需的所有輸入信號(hào)，如圖3所示。運(yùn)行ModelSim軟件對(duì)其進(jìn)行調(diào)試與驗(yàn)證，在各輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下觀察系統(tǒng)的各路輸出信號(hào)。各模塊的仿真結(jié)果如圖8、9、10所示（僅截取主要部分，圖中箭頭與文字均為后期標(biāo)注）。結(jié)果顯示：輸出的時(shí)序信號(hào)滿足前文分析所得時(shí)序指標(biāo)，幀頻可達(dá)到200Hz，可有效避免信號(hào)串?dāng)_；每組3個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器按照預(yù)先規(guī)劃有序地協(xié)同工作，能滿足16bit像元灰度等級(jí)與高速模擬信號(hào)建立需求，同時(shí)驗(yàn)證了該方法的理論有效性，可在更大規(guī)模電阻陣列的驅(qū)動(dòng)控制中，D/A轉(zhuǎn)換器硬件性能不足以支撐所需的轉(zhuǎn)換速率時(shí)沿用此思路；乒乓緩沖過(guò)程穩(wěn)定進(jìn)行，解決了驅(qū)動(dòng)控制卡數(shù)據(jù)接收速率與D/A驅(qū)動(dòng)模塊數(shù)據(jù)讀取速率不匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀寫(xiě)和D/A掃描的有序銜接，保證了溫度電壓信號(hào)s的穩(wěn)定生成。

4 結(jié)束語(yǔ)

若將電阻陣列看作為整個(gè)紅外成像半實(shí)物仿真系統(tǒng)的“顯示器”，那么驅(qū)動(dòng)控制卡就扮演著顯示適配卡的角色。因此，本文研究的是整個(gè)紅外成像半實(shí)物仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了512×512元電阻陣列的結(jié)構(gòu)與工作原理，給出了驅(qū)動(dòng)控制卡的總體方案，分析了其驅(qū)動(dòng)控制時(shí)序、D/A以及數(shù)據(jù)緩沖等相關(guān)需求。最后結(jié)合方案與需求完成了主要模塊的FPGA程序設(shè)計(jì)并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能，為512×512元MOS電阻陣列的實(shí)際工程應(yīng)用提供了參考。

圖8 時(shí)序控制模塊仿真結(jié)果

圖9 D/A控制模塊仿真結(jié)果

圖10 乒乓緩沖控制模塊仿真結(jié)果

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Drive-and-control Scheme for 512×512 MOS Resistor Array

ZHONG Guoli，LIAO Shouyi，YANG Xinjie

(,,710025,)

The metal oxide semiconductor (MOS) resistor array is the key core device of infrared imaging target simulation systems. The quality of its projected infrared image directly affects the fidelity and reliability of infrared imaging guidance hardware-in-the-loop simulation tests. As the new generation domestic 512′512 MOS resistance array work mode and the multiplication of pixel scale and image data transmission resulted in higher requirements for drive control systems, the appropriate drive-and-control scheme was studied. The study was based on optical fiber data transmission and a PCI-Express high-speed bus and field programmable gate array. The problems of high data throughput and high-precision timing-signal generation were solved, and a high-speed establishment method for multi-channel analog signal was designed. The simulation verification showed that the drive-and-control scheme can reach a refresh rate of more than 200Hz in the snapshot mode of the 512×512 MOS resistance array, and the gray-scale of each pixel was 16 bits. This study provides a reference for practical engineering applications of 512×512 MOS resistor array.

infrared imaging guidance, MOS resistor array, image refresh frequency, PCI-E bus, snapshot mode

TN214

A

1001-8891(2022)10-1052-07

2021-09-24；

2022-02-16.

鐘國(guó)靂（1998-），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閷?dǎo)航制導(dǎo)與仿真。E-mail：1135763789@qq.com。

廖守億（1974-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榧t外成像制導(dǎo)半實(shí)物仿真，復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真的研究。E-mail：6127725@qq.com。