Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Синхронизация скоростных видеокамер

бенчмарки Fastvideo SDKСинхронизация скоростных видеокамер

Реализация схемы синхронизации для скоростной видеокамеры необходима практически всегда. Поскольку регистрируемый процесс обычно протекает чрезвычайно быстро, то задача "поймать" его начало или конец является крайне актуальной. Если это удаётся, то появляется возможность использовать имеющуюся оперативную память фреймграббера или компьютера на 100%. Если же это не получится, то велика вероятность того, что записать видео в нужный момент окажется невозможным, так как процесс уже успел начаться и завершиться. Всего существует несколько основных вариантов синхронизации, которые мы и рассмотрим ниже.

Аппаратная синхронизация по внешнему сигналу

При использовании такой схемы синхронизации внешний синхро сигнал поступает на один из цифровых входов видеокамеры. В этом случае реализуется режим непрерывного ввода с остановкой и/или запуском по внешнему синхронизирующему сигналу (возможно, с фиксированным или переменным запаздыванием или упреждением). Кроме того, в контроллере реализованы стандартные режимы аппаратной синхронизации видеокамер.

Программно-аппаратная синхронизация

Для осуществления такой синхронизации мы делаем отдельный цифровой модуль синхронизации, который подключается к компьютеру через СОМ-порт или через USB. Внешний цифровой сигнал синхронизации поступает на этот модуль, который сообщает программному обеспечению о приходе синхроимпульса, после чего запускается нужный процесс или выполняется требуемая функция. При помощи этого модуля можно добиться запаздывания порядка 30-70 мс по отношению к моменту прихода внешнего сигнала синхронизации.

Программная синхронизация

Этот вариант основан на создании специализированного программного обеспечения, которое работает в контроллере матрицы видеокамеры, в компьютере или в DSP-процессоре фреймграббера.

  • непрерывный ввод с внутренней синхронизацией (с таймером или счётчиком)
  • дискретный ввод данных (с таймером или счётчиком)
  • алгоритм обнаружения изменения фона
  • алгоритм анализа формы изображения
  • анализ яркости изображения

Комбинированный вариант

Этот вариант является наиболее гибким, позволяя объединить преимущества описанных выше подходов.

Ручной вариант синхронизации для выбора старта видеозаписи

Как ни странно, это тоже имеет смысл. Время реакции человека может быть менее 0,5 секунд и этого может вполне хватать для запуска процесса видеозаписи, поскольку используется кольцевой буфер в оперативной памяти. Если, например, время записи ограничего сверху значением 3-5 секунд, то установив режим упреждения (отступив на 0,5 секунд в кольцевом буфере), можно получить запись процесса с самого начала, хотя человек среагировал лишь через полсекунды.

Синхронизиция нескольких видеокамер, подключенных к одному компьютеру

Иногда видеосъёмку проводят с помощью нескольких скоростных видеокамер одновременно. При этом совершенно необходимо обеспечить не только синхронизацию с изучаемым процессом, но и синхронность записи видеосигнала всеми видеокамерами. Для этого рекомендуется использовать несколько фреймграбберов в одном компьютере, причём все они должны поддерживать возможность внешней синхронизации. Например, в настоящее время можно работать с 4 фреймграбберами EB1 и таким образом можно осуществить возможность синхронного управления четырьмя скоростными видеокамерами. Стоит отметить, что для случая одновременной работы с несколькими видеокамерами понадобится специальное программное обеспечение, которое сможет обрабатывать данные со всех видеокамер, участвующих в съёмке.

Читайте так же:
Счетчик для выдачи топлива

Синхронизиция нескольких видеокамер подключенных к разным компьютерам

Если скоростные видеокамеры находятся в совершенно разных местах и нет возможности осуществить аппаратную сихнронизацию, но необходимо провести синхронную скоростную съёмку, то необходимо использовать сигналы точного времени для синхронизации.

Внешняя синхронизация по счетчику

Мероприятия:

Внешняя синхронизация

Если необходимо тактировать микроконтроллер от внешнего источника, то его необходимо подключить к выводу XTAL1 (см. рисунок 21). В этом случае внешняя синхронизация должна быть разрешена записью в конфигурационные биты CKSEL значения “0000”. Если запрограммировать конфигурационный бит CKOPT, то между XTAL1 и GND будет подключен внутренний конденсатор номиналом 36 пФ.

Рисунок 21 – Схема подключения внешнего источника синхронизации

После выбора данного источника синхронизации длительность задержки при запуске определяется конфигурационными битами SUT как показано в таблице 16.

Таблица 16 – Длительность задержки при запуске при выборе внешней синхронизации

SUT1..0Длительность задержки при выходе из режима выключения и экономичного режимаДополнительная задержка после сброса (VCC= 5.0В)Рекомендуемые условия для применения
006 CKВключен детектор питания BOD
016 CK4.1 мсБыстро нарастающее питание
10(1)6 CK65 мсМедленно нарастающее питание
11Зарезервировано

После подключения внешнего тактового источника необходимо избегать внезапных изменений его частоты для гарантирования стабильности работы микроконтроллера. Если на следующем такте частота изменится более чем на 2% по сравнению с предыдущим, то поведение микроконтроллера может стать непредсказуемым. Данный механизм реализован для гарантирования нахождения микроконтроллера в состоянии сброса в процессе таких изменений тактовой частоты.

Выводы генератора таймера-счетчика TOSC1 и TOSC2 предназначены для непосредственного подключения кварцевого резонатора. В этом случае не требуются внешние конденсаторы. Генератор оптимизирован для совместной работы с часовым кварцевым резонатором 32.768 кГц. Подключение внешнего тактового источника к выводу TOSC1 не рекомендуется.

Регистр управления делением XTAL – XDIV

Регистр управления делением XTAL используется для деления частоты тактового источника на одно из значений в диапазоне 2 — 129. Данная функция может использоваться при необходимости оптимизации энергопотребления.

Разряд 7 – XDIVEN: Разрешение деления XTAL

Если в XDIVEN записать лог.1, то тактовые частоты ЦПУ и периферийных модулей (clkI/O, clkADC, clkCPU, clkFLASH) будут поделены на коэффициент, заданный значениями XDIV6 — XDIV0. Данный бит можно программировать в работающем приложении для варьирования тактовой частотой.

Разряды 6..0 – XDIV6..XDIV0: Разряды 6…0 коэффициента деления XTAL

Данные разряды определяют значение коэффициента деления, который вступает в силу после записи лог. 1 в XDIVEN. Если значение данных бит обозначит как d, то результирующая тактовая частота (fCLK) ЦПУ и периферийных модулей может быть найдена по выражению:

Изменять значение данных разрядов допускается, только если XDIVEN=0. Когда в XDIVEN записывается лог.1, то записываемые одновременно с ней значения XDIV6..XDIV0 будут использоваться как коэффициент деления. Во время записи в XDIVEN лог. 0 одновременно записываемые значения в разряды XDIV6..XDIV0 отклоняются. Поскольку, делитель выполняет снижение входной тактовой частоты микроконтроллера, то после разрешения деления также снижается быстродействие всех периферийных модулей.

Читайте так же:
Установить счетчик скорости моего интернета

Примечание: После разрешения деления тактовой частоты таймер-счетчик 0 может быть использован только в асинхронном режиме. Частота асинхронного источника должна быть не менее чем в 4 раза меньше результирующей (поделенной) частоты синхронизации. В противном случае не гарантируется определение запроса на прерывание и корректность доступа к регистрам таймера-счетчика 0.

PicoHarp 300

PicoQuant GmbH — компания, лидирующая в области создания импульсных диодных лазеров, сбора данных с временным разрешением, систем счета единичных фотонов и времяразрешенных флуоресцентных спектрометров и микроскопов, купить оборудование PicoQuant Счетчик фотонов (TCSPC) high-end класса PicoQuant PicoHarp 300 купить в Техноинфо

Удобный в подключении и использовании счетчик фотонов (TCSPC) high-end класса.

screen_full_c6_large

t3r_correl_large

scheme_t3_mode

scheme_t2_mode

PicoHarp 300

Обособленный модуль TCSPC с USB интерфейсом

  • Два идентичных синхронизированных, но независимых входных канала
  • Максимальное количество временных слотов гистограмм — 65536, минимальное время накопления шага — 4 пс
  • Скорость счета до 10 млн ед/сек
  • Регулируемых входной отклик для канала синхронизации с разрешением 4 пс
  • Диапазон измерений гистограмм от 260 нс до 33 мкс (в зависимости от разрешения)
  • Многоканальная возможность маршрутизации
  • Внешняя синхронизация в процессе съемки (время жизни флуоресценции)

PicoHarp 300 поддерживает следующие режимы:

  • Integration mode
  • Oscilloscope mode
  • Time-Resolved Emission Spectra (TRES)
  • Time-Tagged Time-Resolved (TTTR) mode
  • On-line («real-time») correlator для FCS

PicoHarp 300 может быть использована в различных методах, которые требуют мультиканальную систему коррелированного по времени счета единичных фотонов (TCSPC) и/или систему фиксации времени с независимыми каналами, таких как:

  • Флуоресценция с временным разрешением (Time-Resolved Fluorescence)
  • Визуализация времени жизни флуоресценции (Fluorescence Lifetime Imaging, FLIM)
  • Визуализация времени жизни фосфоресценции (Phosphorescence Lifetime Imaging, PLIM)
  • Флуоресцентная корреляционная спектроскопия (Fluorescence Correlation Spectroscopy, FCS)
  • Корреляционная спектроскопия времени жизни флуоресценции (Fluorescence Lifetime Correlation Spectroscopy, FLCS)
  • Фёрстеровский перенос энергии (Foerster Resonance Energy Transfer (FRET)
  • Микроскопия на эффекте вынужденного подавления флуоресценции (Stimulated Emission Depletion Microscopy, STED)
  • Анизотропия флуоресценции (Fluorescence Anisotropy, Polarization)
  • Одномолекулярная спектроскопия (Single Molecule Spectroscopy / Detection)
  • Измерение синглетного кислорода (Singlet Oxygen)
  • Время разрешенная фотолюминесценция (Time-Resolved Photoluminescence, TRPL)
Измерительные каналы
Разрешающая способностьДискриминатор с постоянным порогом (CFD) в обоих каналах, приспосабливаемое программное обеспечение
Входное напряжениеот 0 до -800 мВ, оптимальный режим: от -200 мВ до -400 мВ
Точка срабатываниязадний фронт
Длительность пускового импульсаот 0.5 нс до 30 нс
Время необходимое для подъема/падения триггера импульсамаксимум 2 нс
Time to Digital Converter (TDC)
Минимальное время накопления шага4 пс
Временное разрешениедо < 12 пс (ср.квадрт.)
Регулируемый диапазон задержки для синхронизирующего канала± 100 нс, разрешение 4 пс
Полный диапазон измерений в режиме «histogram mode»от 260 нс до 33 мкс (в зависимости от выбранного разрешения: 4, 8, 16, …, 512 пс)
Полный диапазон измерений в режиме «time-tagged mode»infinite
Максимальная скорость счета10×10 6 ед/сек
Максимальная скорость синхронизации84 MHz
Мертвое времядо < 95 нс
Дифференциальная нелинейностьдо < 5 % пика, до < 1 % ср.квадр.
Гистограммы
Единицы16 bit
Максимальное количество временных слотов65536
Время захватаот 1 мс до 100 часов
TTTR Процессор
Разрешение в режиме T24 пс
Разрешение в режиме T3от 4, 8, 16, …, 512 пс
FiFo buffer depth (records)262144
Пропускная способностьtyp. 5×10 6 ед/сек
Управление
Интерфейс ПКUSB 2.0 high speed
Требования ПКmin. 1 GHz CPU clock, 512 MB memory
Операционная системаWindows TM 7 / 8 (8.1) / 10
Потребляемая мощность25 W at 100 to 240 VAC
Читайте так же:
Счетчик для расчета расхода топлива

Bluvstein D., Zhang Z., Bleszynski Jayich A.C. Mesoscale and Nanoscale Physics (2018)

Hsiao T. Dissertation University of Cambridge (2018)

McCormick E. Dissertation Ohio State University (2018)

Mutas M., Strelow C., Kipp T., Mews A. Nanocalse, accepted manuscript (2018)

Lennon K. Dissertation University of Delaware (2018)

  • DNA local flexibility dependent assembly of phase separated liquid droplets

Shakya A., King J.T. Biophysical Journal (2018)

  • Magnetic brightening and control of dark excitons in monolayer WSe2

Zhang X.-X., Cao T., Lu Z., Lin Y.-C., Zhang F., Wang Y., Li Z., Hone J.C., Robinson J.A., Smirnov D., Louie S.G., Heinz T.F. Nature Nanotechnology, Vol.012, p.883.888 (2017)

  • Ionic liquid induced surface trap-state passivation for efficient perovskite hybrid solar cells

Huang X., Guo H., Wang K., Liu X. Organic Electronics, Vol.041, p.42-48 (2017)

Изучение системы синхронизации и прерываний ОЭВМ К1816ВЕ48

1. Изучение системы синхронизации и прерываний К1816ВЕ48.

2. Написание, загрузка и отладка прикладных программ.

1. СИНХРОНИЗАЦИЯ ОЭВМ. ТАЙМЕР/СЧЕТЧИК СОБЫТИЙ

ОЭВМ серии 1816 имеет встроенный генератор, выполненный по последовательной резонансной схеме, обеспечивающей работу в диапазоне

частот 1 . . . 11 МГц для ИС КР1816ВЕ39, КР1816ВЕ49 и 1 . . . 6 МГц для остальных ИС. Обратная связь и фазовый сдвиг, необходимые для генерации (возбуждения генератора), реализуются через выводы XTAL 1 и XTAL 2, причем XTAL 1 является входом, а XTAL 2 — выходом каскада усиления.

В качестве источника опорной частоты для встроенного генератора можно использовать кварцевый резонатор, LC — цепь или внешний источник синхроимпульсов. Различные варианты схемных решений подключения к ОЭВМ источника опорной частоты приведены на рис.5.

а) Схема подключения LC — цепочки б) Схема подключения

L = 130mH ( » 3M Гц )

L = 40mH ( » 5 МГц )

в) Схема подключения внешнего источника синхросигналов

Рис. 5 Варианты подключения к ОЭВМ источника синхросигналов

Опорная частота делится на три и используется в качестве тактовой частоты ( f CLK ) внутренней синхронизации ОЭВМ. Сигналы CLK могут быть выведены на внешний вывод Т0 по команде ENT 0 CLK . Блокировать вывод сигналов на T 0 можно только сигналом системного сброса RESET .

Структурная схема системы синхронизации ОЭВМ приведена на рис.6.

Выход CLK/ вход Т0

Вход CNT (Счетчик событий)

Рис. 6. Схема синхронизации ОЭВМ

Схема синхронизации ОЭВМ включает в себя три делителя D 1, D 2 и D 3 c

коэффициентами деления 3, 5 и 32 соответственно. Длительность одного машинного такта и временные соотношения в ОЭВМ определяет тактовая частота f CLK . Делитель D 2 осуществляет деление f CLK на 5, формируя таким образом частоту, определяющую машинный цикл, состоящий из пяти состояний ( S 1 . . . S 5). Полученный синхросигнал выдается, на вывод ALE и используется в качестве строба при работе ОЭВМ с внешней памятью, а также может быть использован для синхронизации внешней аппаратуры.

Читайте так же:
Запчасти от старого счетчика

Делитель D 3 реализует еще одну ступень деления на 32 (результирующий коэффициент деления 3*5*32=480), и его выходной сигнал может быть подан (по команде STRT T ) на счетный вход таймера.

Таймер/счетчик представляет собой восьмиразрядный двоичный суммирующий счетчик, снабженный флагом переполнения ( TF ), который устанавливается в «1» при переполнении счетчика (переход FF H Þ 00 H ) и сбрасывается в «0» командой опроса флага JTFaddr . TCNT программно доступен для записи (загрузки) и чтения. Для управления счетным входом таймера используется три команды.

— запуск таймера ( STRT T — подключение счетного входа к выходному сигналу делителя D 3, который по этой же команде устанавливается в состояние «0», что обеспечивает целостность формируемых временных интервалов);

— запуск счетчика ( STRT CNT — подключение счетного входа к выводу T 1, в этом случае пользователь может использовать счетчик для подсчета числа внешних событий);

— останов таймера/счетчика ( STOP TCNT — переключение счетного входа в нейтральное состояние).

При подсчете числа внешних событий минимальный период счетных импульсов должен быть не менее трех машинных циклов. Приращение счетчика происходит по переходу «1» Þ «0». Скважность может быть переменной, но длительность сигнала высокого уровня должна быть не менее 100 нс.

Если идентификатором некоторого события является переход «1» Þ «0»

на входе Т1 и необходимо, чтобы после появления N -го события был сформирован запрос прерывания по TF , то в TCNT должно быть загружено число, являющееся дополнением N до 100 Н .

Важным моментом при включении ОЭВМ является обеспечение ее инициализации, которая осуществляется по сигналу RESET . Длительность этого сигнала при включении питания должна быть не менее 50 мкс, а если он формируется в процессе работы, то не менее 12,5 мкс (при f T =6 МГц).

По сигналу RESET ОЭВМ выполняет следующие операции:

— устанавливает программный счетчик в 000 H , обеспечивая тем самым старт программы с нулевого адреса; это относится и к разряду PC 11, при помощи которого осуществляется переключение банков памяти МВ0/МВ1:

— устанавливает в 0 указатель стека в PSW ;

— устанавливает порт Р0 ( BUS ) в высокоимпедансное состояние (при ЕА=0);

— фиксирует в портах Р1 и Р2 код FF H , обеспечивая возможность ввода информации через эти порты;

— выбирает банк регистров RB 0 во внутренней памяти данных;

— запрещает все виды;

— останавливает, но не сбрасывает таймер/счетчик событий (аналогично команде STOP TCNT );

— коммутирует вывод Т0 для ввода информации;

— сбрасывает в 0 флаги пользователя F 0 и F 1, а также триггер флага таймера/счетчика TF .

2. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПРЕРЫВАНИЙ

Читайте так же:
Требует ли скважина счетчик

В ОЭВМ реализована одноуровневая векторная система прерываний, которая воспринимает запросы на прерывания от внешнего источника (по входу INT ) или от внутреннего таймера/счетчика ( TCNTI ). Прерывания могут быть избирательно разрешены или запрещены с помощью команд: ENI , DISI , EN TCNTI , DIS TCNTI . Внешнее прерывание обладает более высоким приоритетом, то есть если запросы на прерывание от внешнего источника и от таймера/счетчика возникают одновременно, то внешнее прерывание обслуживается в первую очередь.

Техника обслуживания прерываний состоит в том, что после завершения текущей команды, когда в PC 11 ¸ PC 0 сформирован адрес следующей команды, содержимое программного счетчика и PSW .7 ¸ PSW .4 загружается в стек. После этого в PC 11 ¸ PC 0 загружается адрес 003 Н , если обслуживается прерывание по INT , или 007 Н — если по TCNT , причем по указанным адресам должны быть расположены первые команды подпрограмм обслуживания прерываний. Завершение процедуры обслуживания прерываний осуществляется по команде RETR , с помощью которой производится восстановление из стека содержимого PC и PSW .7 ¸ PSW .4, обеспечивающее продолжение прерванной программы.

Поскольку в ОЭВМ реализована одноуровневая система прерываний,

то подпрограмму любого прерывания нельзя прервать до команды RETR

и обслуживание вновь поступивших прерываний откладывается до конца

обработки текущего прерывания. Сигнал INT запроса на прерывание, которое обслуживается в данный момент, должен быть снят до исполнения команды RETR , в противном случае процессор начнет повторное обслуживание данного запроса прерывания.

В ОЭВМ при обслуживании прерываний старший разряд PC (А11) аппаратно устанавливается в «0» всякий раз, когда происходит переход к подпрограмме обработки прерываний, поэтому все программы обработки прерываний и все подпрограммы, вызываемые ими, должны располагаться в пределах нулевого банка памяти программ (ячейки 0 . . . 2047). Выполнение команд SEL MB 0 и SEL MB 1 во время обработки прерываний не рекомендуется, так как эти команды, изменяя состояние триггера переключения банков памяти, не изменяют значения старшего разряда PC до тех пор, пока происходит обработка текущего прерывания.

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Повторить систему команд ОЭВМ К1816ВЕ48 и организацию системы прерываний.

2. Написать следующую программу: вывод «бегущей 1» («бегущего 0») в P 1.7 . . . P 1.0, P 4.3 . . . P 4.0, P 5.3 . . . P 5.0 c различными вариантами подпрограммы задержки:

— по прерыванию INT ;

— по прерыванию от таймера;

— по прерыванию от счетчика событий (например, 2 нажатия кнопки S 4);

— по опросу входов INT или T 1.

3. Написать собственные варианты демонстрационных программ по согласованию с преподавателем.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Ввести и отладить подготовленную программу с различными вариантами задержки.

2. Провести количественную оценку быстродействия исполняемой программы.

3. Оформить индивидуальный отчет, содержащий алгоритмы и листинги программ, а также результаты оценки быстродействия исполнения программ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector