一种空间光调制器控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空间光调制器控制系统及其控制方法，包括：一硬件系统，其中所述硬件系统包括数据接口、数据存储器、指令控制器、寻址模块、空间光调制器光学头、驱动模块、GPIO接口、内存模块和供电及基础配置模块，在输出出射光信号的同时，可通过所述GPIO接口输出电信号或通过数据接口输出特定数据，所述数据接口接收用户控制信号，将数据存储到所述数据存储器，所述数据接口也可输出反馈信号；和一软件系统，其中所述软件系统包括一指令集和一交互接口规范，所述指令集和所述交互接口规范是对所述用户控制信号和输入的电信号的业务处理逻辑，硬件系统通过数据接口和GPIO接口同所述软件系统进行信号交互。

A control system and control method of spatial light modulator

【技术实现步骤摘要】
一种空间光调制器控制系统及其控制方法
本专利技术涉及到空间光调制器的系统开发、应用领域，具体来说是新型空间光调制器控制办法及系统，包括设计原理、硬件系统和软件系统，以及基于上述设计原理和软硬件系统构成方式实现的空间光调制器实例。
技术介绍
现有传统空间光调制器，无论是文献资料提及的还是市场实际销售的产品都无法满足远程控制、闭环反馈、并行多设备连接、工业物联网自主控制等功能。空间光调制器作为一种光波空间参数调制装置，被广泛应用到科研及工业领域。现有技术是以光学头模块如LCoS、DMD、MEMS等光电器件为核心完成光学调制功能，其控制信号都是采用PCIe或视频数据接口如DVI/HDMI等方式输入到空间光调制器。控制信号内容依赖上位机来处理，导致无法保证控制信号的时间精度。例如，数十路激光光路需要依据时序或反馈信号实现联动光束调制时，每一路光路中的空间光调制器需要构成集群互连时，现有空间光调制器装置，就极难实现这种交互控制功能。因此需要一套空间光调制器控制方案，能够解决工业领域对空间光调制器在智能反馈、多级并联、同步联动控制、自主智能运行等方面的需求，从而使得空间光调制器更能适合工业规模化集群应用、高可靠性应用等场景。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种空间光调制器控制系统及其控制方法，，其核心是分层处理控制信号的传输、存储和控制，通过将空间光调制器的控制信号进行分层定义和区别控制。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种空间光调制器控制方法，其特征在于，包括：(a)接收外部用户控制信号和输入电信号，(b)并在空间光调制器本体中生成寻址信号，(c)驱动光学头将入射光信号调制为出射光信号，并同时输出电信号，从而构成了整个空间光调制器系统信号流。优选地，所述用户控制信号分为指令数据和Pattern数据两类。优选地，所述寻址信号可由空间光调制器本体根据内部时钟信号或输入的电信号生成。一种空间光调制器控制系统，包括：一硬件系统，其中所述硬件系统包括数据接口、数据存储器、指令控制器、寻址模块、空间光调制器光学头、驱动模块、GPIO接口、内存模块和供电及基础配置模块，在输出出射光信号的同时，可通过所述GPIO接口输出电信号或通过数据接口输出特定数据，所述数据接口接收用户控制信号，将数据存储到所述数据存储器，所述数据接口也可输出反馈信号。一软件系统，其中所述软件系统包括一指令集和一交互接口规范，所述指令集和所述交互接口规范是对所述用户控制信号和输入的电信号的业务处理逻辑，硬件系统通过数据接口和GPIO接口同所述软件系统进行信号交互。优选地，所述指令集包括用户控制信号处理函数集合和指令数据处理函数集合，其中用户控制信号处理函数是针对用户控制信号的分类处理和响应，指令数据处理函数集合则是针对输入电信号和用户控制信号中的指令数据进行处理的函数集合。优选地，还包含寻址函数集合，所述寻址信号的生成由寻址函数在空间光调制器内部自行生成，输入相应函数参数即得到Pattern数据从而生成寻址信号。优选地，所述硬件系统还可以包括传感器及传感器接口，所述软件系统预设有一传感器响应函数，所述传感器及传感器接口通过在指令集和交互规范中预设的所述传感器响应函数，实现通过传感信号来触发光调制功能。优选地，还包括一API数据接口，通过所述指令集和交互规范与所述API数据接口的扩展，实现了用户远程网络与空间光调制器的闭环控制。优选地，还包括GPIO通道，多个空间调制器控制系统通过所述GPIO通道实现互为输入输出，所述GPIO输出通道所依赖的信号时钟精度必须到ns级别，并且输出信号时序与光学头的工作时钟始终存在同步函数关系；或者与寻址信号之间存在同步函数关系；或者通过设置多个GPIO输出通道进行不同类型的时序同步。优选地，所述数据存储模块具有用户控制信号处理函数集合来处理数据，针对数据存储模块，可以通过指令数据或输入的电信号来完成对数据存储模块的数据再计算和处理功能。采用上述技术方案，过分析空间光调制器的信号输入输出流程和变换过程，提出了一套空间光调制器控制方法及系统，解决工业领域对空间光调制器在智能反馈、多级并联、同步联动控制、自主智能运行等方面的需求，从而使得空间光调制器更能适合工业规模化集群应用、高可靠性应用等场景。另外，空间光调制器硬件本体具有指令控制器，其承载有Firmware或嵌入式软件程序，并结合硬件接口可以实现丰富的指令集与交互接口，这决定了系统具有自主控制和信号处理能力，因此，远程控制、闭环反馈、设备互连联动都可以独立的由空间光调制器系统本身来完成，而脱离对上位机的依赖。具体而言，其指令集与交互接口规范包括用户控制信号处理函数、指令数据函数两个大类指令集构成。附图说明图1是本专利技术的空间光调制器信号的分层定义与转化流程，描述了本专利技术提出空间光调制器信号的分层模式和控制方法的核心思路。图2是本专利技术的硬件逻辑模块示意图，描述实现本专利技术控制方法的硬件系统逻辑构成。图3是本专利技术的指令集与交互接口设计规范；描述了实现本专利技术控制方法的软件系统设计内容。图4是本专利技术的有无指令系统的空间光调制器的信号控制流图差异分析图；描述了本专利技术提出系统的核心创新点，通过对比传统设计，来描述差异性图5是本专利技术的基于FPGA的空间光调制器硬件模块实施例图；描述了实施例的硬件逻辑图；图6是本专利技术的FPGAMaster指令控制器模块实施例图；描述了实施例的软件功能模块，所实现的指令集与交互规范的具体软件功能模块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。通过分析空间光调制器的信号输入输出流程和变换过程，提出了一套空间光调制器控制方法及系统，解决工业领域对空间光调制器在智能反馈、多级并联、同步联动控制、自主智能运行等方面的需求，从而使得空间光调制器更能适合工业规模化集群应用、高可靠性应用等场景。本专利技术提供了一种空间光调制器控制系统，如图1所示的信号分类和定义模式，从设计原理角度描述了具体的控制办法。本专利技术所述空间光调制器控制方法，其核心思路是分层处理控制信号的传输、存储和控制，通过将空间光调制器的控制信号按图1进行分层定义和区别控制，形成本专利技术的设计思路和控制原理。本专利技术提出的设计原理由以下步骤和方法构成：将空间光调制器硬件本体所接收和生成的信号分为三类：1用户控制信号、2寻址信号、3输入输出的电信号；用户控制信号由空间光调制器的业务功能目标所定义，由外部输入或自身产生。寻址信号由用户控制信号内容转化而来，主要控制光学头，最终表现为将入射光信号调制为出射光信号，从而实现业务功能目标，输入输出电信号则是时序信号、触发信号的抽象归类，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间光调制器控制方法，其特征在于，包括：/n(a)接收外部用户控制信号和输入电信号，/n(b)并在空间光调制器本体中生成寻址信号，/n(c)驱动光学头将入射光信号调制为出射光信号，并同时输出电信号，从而构成了整个空间光调制器系统信号流。/n

【技术特征摘要】
1.一种空间光调制器控制方法，其特征在于，包括：
(a)接收外部用户控制信号和输入电信号，
(b)并在空间光调制器本体中生成寻址信号，
(c)驱动光学头将入射光信号调制为出射光信号，并同时输出电信号，从而构成了整个空间光调制器系统信号流。


2.根据权利要求1所述的空间光调制器控制方法，其特征在于，所述用户控制信号分为指令数据和Pattern数据两类。


3.根据权利要求1所述的空间光调制器控制方法，其特征在于，所述寻址信号可由空间光调制器本体根据内部时钟信号或输入的电信号生成。


4.一种空间光调制器控制系统，其特征在于，包括：
一硬件系统，其中所述硬件系统包括数据接口、数据存储器、指令控制器、寻址模块、空间光调制器光学头、驱动模块、GPIO接口、内存模块和供电及基础配置模块，在输出出射光信号的同时，可通过所述GPIO接口输出电信号或通过数据接口输出特定数据，所述数据接口接收用户控制信号，将数据存储到所述数据存储器，所述数据接口也可输出反馈信号；和
一软件系统，其中所述软件系统包括一指令集和一交互接口规范，所述指令集和所述交互接口规范是对所述用户控制信号和输入的电信号的业务处理逻辑，硬件系统通过数据接口和GPIO接口同所述软件系统进行信号交互。


5.根据权利要求4所述的空间光调制器控制系统，其特征在于，所述指令集包括用户控制信号处理函数集合和指令数据处理函数集合，其中用户控制信号处理函数是针对用户控制信号的分类处理和响应，指令数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷长志，
申请(专利权)人：上海瑞立柯信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31