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近年,由于成本低廉和体积细小,嵌入式系统得以飞速发展,并广泛应用到各行各业当中。其中TI推出的OMAP系列嵌入式芯片以其独特结构,以及高性能低功耗特性,逐步成为各种移动终端、便携式仪器研究开发的行业标准。与此同时,随着计算机技术以及电子技术的发展,广泛应用于三维物体识别、振动分析、微小位移测量、形变检测、表面干涉检测、粒子场测定、显微成像、生物医学诊断等方面的数字全息技术引起了人们广泛的研究兴趣。但目前,数字全息系统存在系统结构复杂、体积庞大、成本高等问题,不仅不便于研究的进行,并在某种程度上设置了相对较高的进入门槛,阻碍了许多研究人员的进入。如何使数字全息系统结构复杂度降低、成本降低,这已经不仅仅是人们对于系统小型化发展的迫切需求,更关系到整个数字全息领域研究与发展。
本文的研究目的是结合TI OMAP平台的嵌入式技术对数字全息系统小型化需求方面的研究进行了深入的探索,以其中可应用于光相关处理、光学测量、全息投影方面的关键器件——空间光调制器,作为研究的切入点,设计出满足系统需求的空间光调制器控制系统。论文的具体工作如下:
1、介绍了开放式多媒体应用平台(OMAP)的特点。重点研究了OMAP3530芯片构成的典型嵌入式系统的软硬件构成,并以此作为本项目空间光调制器控制系统的基础平台。
2、本系统设计的其中一个关键点就是围绕OMAP平台构建嵌入式Linux操作系统,主要工作包括Linux操作系统启动程序BootLoader的移植,Linux系统内核的裁剪和移植,文件系统的制作,相关设备驱动程序的编写与开发。
3、分析数字全息系统研究发展状况与需求,对基于空间光调制器控制系统的软硬件部分进行总体的规划与设计,确定了本系统需要实现的功能,并且划分成独立的功能模块。
4、分析了GUI(图形用户界面)发展现状,以及基于Qt/Embedded的GUI系统的客户端/月艮务端工作模式、通信原理,程序编写核心机制等问题,选取Qt/Embedded作为空间光调制器控制系统终端GUI(图形用户界面)开发工具,设计了空间光调制器控制系统的图形界面,其中包括串口控制模块、图像预处理模块、控制模块以及采集模块。
5、移植开发的应用程序、所需要的动态链接库到SBC3530 OMAP Board上,设置开发板上工作环境,例如启动环境、库路径等变量。以及对系统进行相关的功能测试。
本文创新性地运用OMAP平台与嵌入式技术,研究了数字全息系统小型化发展的可行性,使用嵌入式技术设计了空间光调制器控制系统取代了计算机在系统中的位置,很好地解决了系统成本高、占地大的不足。不仅对基于OMAP平台下的光电一体化仪器、便携式系统的设计与研究具有一定的参考价值,同时,为数字全息系统往小型化设计提供一种新思路,推动数字全息系统的发展,因此具有广泛的应用价值和推广价值。