论文部分内容阅读
大型科学仪器作为科学研究的基础条件，是一个国家科技发展水平的标志，是推进科技发展的动力。近年来，我国加大了对科学研究技术产业的投入力度，大型科学仪器的数量已经具备了相当规模，并且保持逐年增长。但是与我国教学、科研的发展需要相比，大型科学仪器资源不足的问题仍然存在，同时在一定程度上存在利用率不高，共享不充分，资源利用不合理的现象。大型科学仪器工作状态监测系统能够对仪器的工作状态实施远程监测，建立有效的评估监督机制，从而更加合理的共享、利用珍贵的大型科学仪器资源。大型科学仪器工作状态记录器作为该系统的重要组成部分，是连接仪器开关机的自然特征与整个数据系统之间的桥梁，也是整个系统的技术重点之一。本文设计并实现了一种基于DM6446的大型科学仪器工作状态记录器，与其他仪器工作状态记录器方案相比，该方案具有非入侵式检测、完全硬件采集、适应仪器范围广的优点。为实现本文的设计内容，主要实现了以下几个方面的研究设计工作：（1）研究DM6446处理器和TVP7002视频采集芯片的硬件接口及特性，制作与之士公司DM6446核心开发板相匹配的底层电路板。在硬件平台上运行嵌入式Linux操作系统，研究DaVinci架构下进行软件开发的方法。（2）研究DM6446处理器和TVP7002视频采集芯片的使用方法，在嵌入式Linux系统平台下，利用TI提供的DVSDK软件支持包编写相应的软件。在内核空间编写驱动程序，对DM6446的VPFE部分和TVP7002芯片进行配置操作，在V4l2视频驱动程序框架下为用户空间提供调用接口。在用户空间编写应用程序，通过调用视频采集驱动提供的相应接口，实现对仪器工作站VGA接口计算机屏幕图像的数据采集功能。（3）针对计算机屏幕图像设计相应的模板匹配算法，该算法对归一化积相关图像匹配算法和序贯相似度检测SSDA算法进行有机的结合，兼顾了匹配精确度和执行效率。根据DVSDK中提供的DSP/BIOS LINK双核通信软件架构实现了图像模板匹配算法，在实现过程中ARM端负责控制逻辑，DSP端负责执行具体的算法。在执行算法程序前，要准备一张能够明显反应仪器开关机特征的模板图片。在执行算法程序时，将实时采集到的一帧计算机屏幕图像与模板图片进行模板匹配，从而得到仪器开关机状态的检测结果。（4）根据大型科学仪器工作状态监测系统对于仪器工作状态信息的数据封装和网络通信的需要，编程实现了数据格式标准化封装过程，网络发送功能，并在网络中断时提供数据包暂存功能。