一种基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法，系统包括光源、TOF传感器和ARM处理平台，光源在ARM处理平台的控制作用下发出红外调制光照射目标，TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台，ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，ARM处理平台包括RPU单元，所述RPU单元在LINUX下启用后实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区。本发明专利技术通过增设的RPU单元来完成TOF传感器的数据实时接收和转存任务，能在数据处理需要时实时读取TOF传感器的转存数据，实时性好且精度高。本发明专利技术可广泛应用于距离测量领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法
本专利技术涉及距离测量领域，尤其是一种基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法。
技术介绍
TOF是飞行时间(TimeofFlight)技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。TOF技术在三维视觉、无人机、三维人脸识别、机器人等领域得到了广泛的应用，将会成为实现我们未来智能社会生活环境的最基础技术之一。现有的TOF成像模组一般包括光源、TOF传感器和控制单元，光源在控制单元的控制下发射红外调制光照射目标，TOF传感器采集目标反射的红外调制光进行光电转换和解调后输出给控制单元，控制单元接收TOF传感器的数据进行处理后输出相应的图像格式数据。控制单元需要负责接收来自传感器的数据，控制红外光源，通信等一系列的事情，因此实时的数据处理设计就变得非常的重要。然而目前控制单元在处理来自TOF传感器的数据时无法实时读取来自TOF传感器的数据，因为受控制单元的处理能力所限，一旦实时地处理来自TOF传感器的数据，为提高测距精度所需要的一系列反馈数据都将无法获取，会降低测量精度。为此，有必要设计一种实时性好且精度高的TOF成像模组。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种实时性好且精度高的基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法。本专利技术所采取的第一技术方案是：一种基于ARM和LINUX的TOF模组，包括光源、TOF传感器和ARM处理平台，所述光源在ARM处理平台的控制作用下发出红外调制光照射目标，所述TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台，所述ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，所述ARM处理平台包括RPU单元，所述RPU单元在LINUX下启用后实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区。进一步，所述RPU单元包括：并行单元，用于并行接收TOF传感器的数据流；第一DMA控制器和第二DMA控制器，用于将并行接收的TOF传感器的数据流通过直接内存存取的方式进行转存；帧缓存器，用于通过第一DMA控制器或第二DMA控制器获取TOF传感器的一帧图像帧数据并进行缓存；所述并行单元分别与TOF传感器、第一DMA控制器和第二DMA控制器通信连接，所述第一DMA控制器和第二DMA控制器还均与帧缓存器通信连接。进一步，所述ARM处理平台还包括：第一直接内存缓存器和第二直接内存缓存器，用于存储第一DMA控制器和第二DMA控制器转存的数据；内核，用于从帧缓存器获取缓存的一帧图像帧数据进行数据处理，以产生相应的控制指令，所述控制指令包括程序存储控制指令、输出控制指令和调制解调控制指令；程序存储器，用于根据程序存储控制指令存储内核的数据处理结果数据和控制指令；输出接口，用于根据输出控制指令将内核数据处理得到的图像数据进行输出；所述第一直接内存缓存器与第一DMA控制器通信连接，所述第二直接内存缓存器和第二DMA控制器通信连接，所述内核分别与帧缓存器、程序存储器和输出接口通信连接。进一步，所述ARM处理平台还包括I2C通信接口，所述I2C通信接口用于将控制指令返回给TOF传感器，所述I2C通信接口分别与内核和TOF传感器连接。进一步，还包括调制驱动单元，所述调制驱动单元包括驱动电源、充放电电容组、MOS管、第一电容、第一电阻、第二电阻、光源第一驱动端和光源第二驱动端，所述驱动电源分别连接充放电电容组的一端和光源第一驱动端的一端，所述电容组的另一端分别连接大地和ARM处理平台，所述光源第二驱动端的一端分别与MOS管的漏极和第一电容的一端连接，所述光源第一驱动端的另一端和光源第二驱动端的另一端均连接光源，所述MOS管的栅极连接TOF传感器的调制信号输出端，所述MOS管的源极分别连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接大地，所述第一电阻的另一端连接第一电容的另一端。进一步，所述驱动电源包括：调制信号展宽单元，用于接收到TOF传感器的调制信号时在展宽时间内输出高电平信号；解锁信号产生单元，用于定时产生解锁信号；单脉冲产生单元，用于根据解锁信号产生单脉冲信号；与门，用于根据调制信号展宽单元的输出和单脉冲产生单元的输出产生相应的电源开关信号；电源，用于根据产生的电源开关信号为调制驱动单元提供相应的电源信号；所述调制信号展宽单元的输入端与TOF传感器的调制信号输出端连接，所述调制信号展宽单元的输出端和与门的第一输入端连接，所述解锁信号产生单元的输出端通过单脉冲产生单元进而和与门的第二输入端连接，所述与门的输出端与电源的输入端连接，所述电源的输出端分别连接充放电电容组的一端和光源第一驱动端的一端。进一步，所述光源内设有温度检测模块，所述温度检测模块的输出端与ARM处理平台的输入端连接。本专利技术所采取的第二技术方案是：一种基于ARM和LINUX的TOF模组的实现方法，包括以下步骤：在ARM处理平台的控制作用下光源发出红外调制光照射目标；TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台；ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，所述数据处理包括在LINUX下启用RPU单元后通过RPU单元实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区。进一步，所述在LINUX下启用RPU单元后通过RPU单元实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区这一步骤，具体包括：在LINUX下启用RPU单元；RPU单元并行接收TOF传感器的数据流；将并行接收的TOF传感器的数据流通过直接内存存取的方式进行转存；通过帧缓存器从转存后的数据流中获取并缓存TOF传感器的一帧图像帧数据，以供ARM处理平台根据该帧图像帧数据进行数据处理。进一步，还包括实时检测光源的温度，并将实时检测的温度发送给ARM处理平台的步骤。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于ARM和LINUX的TOF模组及其实现方法，通过在ARM处理平台中增设的RPU单元来完成TOF传感器的数据实时接收和转存任务，能在数据处理需要时实时读取TOF传感器的转存数据，不受传统控制单元的处理能力所限制，在实时读取TOF传感器的转存数据的同时能继续获取提高测距精度所需要的反馈数据，实时性好且精度高。附图说明图1为本专利技术一种基于ARM和LINUX的TOF模组的主要模块框图；图2为本专利技术ARM处理平台的结构框图；图3为本专利技术调制驱动单元的电路原理图；图4为本专利技术驱动电源的结构框图；图5为本专利技术的一种优选实施例的具体电路连接关系图；图6为本专利技术光源的发射光谱和供应电流关系曲线图。具体实施方式参照图1，一种基于ARM和LINUX的TOF模组，包括光源、TOF传感器和ARM处理平台，所述光源在ARM处理平台的控制作用下发出红外调制光照射目标，所述TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台，所述ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，所述ARM处理平台包括RPU单元，所述RPU单元在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：包括光源、TOF传感器和ARM处理平台，所述光源在ARM处理平台的控制作用下发出红外调制光照射目标，所述TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台，所述ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，所述ARM处理平台包括RPU单元，所述RPU单元在LINUX下启用后实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：包括光源、TOF传感器和ARM处理平台，所述光源在ARM处理平台的控制作用下发出红外调制光照射目标，所述TOF传感器对目标反射的红外调制光进行解调后输出至ARM处理平台，所述ARM处理平台接收TOF传感器的数据进行数据处理并输出相应的图像数据，所述ARM处理平台包括RPU单元，所述RPU单元在LINUX下启用后实时地接收来自TOF传感器的数据并将接收的数据转存到缓存区。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：所述RPU单元包括：并行单元，用于并行接收TOF传感器的数据流；第一DMA控制器和第二DMA控制器，用于将并行接收的TOF传感器的数据流通过直接内存存取的方式进行转存；帧缓存器，用于通过第一DMA控制器或第二DMA控制器获取TOF传感器的一帧图像帧数据并进行缓存；所述并行单元分别与TOF传感器、第一DMA控制器和第二DMA控制器通信连接，所述第一DMA控制器和第二DMA控制器还均与帧缓存器通信连接。3.根据权利要求2所述的一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：所述ARM处理平台还包括：第一直接内存缓存器和第二直接内存缓存器，用于存储第一DMA控制器和第二DMA控制器转存的数据；内核，用于从帧缓存器获取缓存的一帧图像帧数据进行数据处理，以产生相应的控制指令，所述控制指令包括程序存储控制指令、输出控制指令和调制解调控制指令；程序存储器，用于根据程序存储控制指令存储内核的数据处理结果数据和控制指令；输出接口，用于根据输出控制指令将内核数据处理得到的图像数据进行输出；所述第一直接内存缓存器与第一DMA控制器通信连接，所述第二直接内存缓存器和第二DMA控制器通信连接，所述内核分别与帧缓存器、程序存储器和输出接口通信连接。4.根据权利要求3所述的一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：所述ARM处理平台还包括I2C通信接口，所述I2C通信接口用于将控制指令返回给TOF传感器，所述I2C通信接口分别与内核和TOF传感器连接。5.根据权利要求1所述的一种基于ARM和LINUX的TOF模组，其特征在于：还包括调制驱动单元，所述调制驱动单元包括驱动电源、充放电电容组、MOS管、第一电容、第一电阻、第二电阻、光源第一驱动端和光源第二驱动端，所述驱动电源分别连接充放电电容组的一端和光源第一驱动端的一端，所述电容组的另一端分别连接大地和ARM处理平台，所述光源第二驱动端的一端分别与MOS管的漏极和...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓智，
申请(专利权)人：余晓智，
类型：发明
国别省市：广东,44