多路USB采集CCD相机数据的方法技术

四路USB采集CCD相机数据的方法：在操作系统上编写设备信息文件（INF）。包括四个USB2.0控制器的设备号、控制器设备的名称，使得操作系统能识别到USB的多个USB设备；将四个USB设备inf文件的[Cypress]选项VID和PID及设备名称做相应的修改；安装驱动程序；对USB2.0控制器进行编程；采用多线程的方式编写计算机的四路CCD图像采集程序；数据处理：计算机将四路CCD数字量进行排序，将四路CCD数字量分成四个象限，每个象限显示四个通道，再由四个象限组合成一副完整的图像进行显示或者保存等操作。本发明专利技术传输速度明显提升，图像为32MB时只需2秒，实时性大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采集方法，具体涉及一种多路USB采集CCD相机数据的方法， 用于对天文观测仪器科学级CCD相机，采用多个USB对CCD的图像数据进行采集。
技术介绍
天文观测的对象是非常暗弱的天体，对所用CCD要求比较高，天文观测上使用的 CCD探测器代表了 CCD应用领域的最高水平(高灵敏度和大视场)。对于高速科学CCD系统而言，最重要的是CCD信号的高速读出、存储及处理。近年来，随着大规模、超大规模集成电路工艺的发展，CCD研制水平和CCD芯片的成品率不断提高，CCD相机正向大靶面、高帧频方向发展。CCD相机的接口技术正在从通用接口向专业接口，低速接口向高速接口超高速接口方向发展。面阵CXD的像元数最高已达 ΙΟΚχΙΟΚ，像元尺寸己做到7um以下，为了获得更大靶面，C⑶的拼接技术也被采用。在天文观测、空间目标识别上，特别是对于快速运动的目标，需要对其连续曝光，这时CCD相机的传输速度显得格外重要。分析现有技术的CCD 相机发现，目前的C⑶数据采集系统与计算机通讯接口一般是基于PCI总线，Camera link, USB2. 0总线，IEEE1394b或者RS232串行总线。其中USB2. 0总线使用最广泛，许多科学级 CXD制造商都采用USB2. 0通讯协议，且都是单通道的传输数据。如Apogee公司Alta U6和 Andor NewtonEMCXD，这些相机的传输速率大都在20MB/s，相机的通讯距离大约10米。 对于天文或者航天相机的超大靶面或者是拼接的CCD来说，传输速度显得低，图像传输时间长，不能满足尖端的科学级相机实时性的需要。专利
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的是提供一种多路USB采集CCD相机数据的方法。本专利技术通过多路USB采集科学级CCD相机图像的方法，可有效解决超大靶面、拼接 CCD相机的超大数据量，数据快速传输的问题，对于小靶面的科学级相机来说其实时性也会有很大提高。能够满足天文或者航天相机的实时性需要。完成上述专利技术任务的方案是一种多路USB采集CCD相机数据的方法，其特征在于，步骤如下(1).在与CCD相机连接的计算机操作系统上用记事本软件编写安装USB设备所需的设备信息文件(INF)；包括四个USB2. O控制器的设备号，四个USB2. O控制器设备的设备名称，使得计算机操作系统能识别到USB上的设备；(2).Cypress为CY68013A USB通讯芯片提供了一个软件开发包ez_usb_fx21p_ development，方便起见可以将开发包提供的inf文件中的选项VID和PID做相应的修改；(3).安装驱动程序在CCD相机USB的各个设备上安装步骤⑴所编写的inf文件，将驱动指定到自己编写的inf文件中；(4).对USB2.O控制器进行编程，生成IIC文件(可被烧写到外部EEPROM元件中去)，使其能够接收从计算机发来的命令，并按照要求向计算机返回数据，以及计算机接收到数据后对数据的处理；(5).编写PC机与CCD相机连接的计算机的四路CCD图像采集程序；(6).数据处理PC机与CCD相机连接的计算机将四路CCD数字量进行排序，将四路CCD 数字量分成四个象限，再由四个象限组合成一副完整的图像进行显示或者保存等操作。控制一台四路USB相机主需要一台PC机，只要这台PC机有四个独立的USB接口。四路USB CXD相机是一个相机，其内部电路板上有四个USB2. 0通讯芯片，四个独立的USB接口，四个接口与PC机的四个USB 口通过USB线一对一的连接。电路板上除了 USB控制器，A/D转换，CPLD，锁存器等元件外还有C⑶芯片，四路USB采集的相机有四个 KAF4320CXD芯片，这四个KAF4320芯片是被安装在了一个相机里面。每个KAF4320CXD芯片对应一路USB进行数据传输，而KAF4320C⑶芯片其本身有为四通道读出，所以可以理解为四路USB KAF4320的CXD相机为16通道读出。从最后给出的fits图中看出其有16个方格，即为16个通道读出的不同的数据。上述多路USB采集CCD相机数据的方法所使用的设备是，多路USB采集CCD相机数据的设备，所述的CXD相机采用四路USB CXD相机，该相机内部电路板上有四个USB2. 0 通讯芯片，及四个独立的USB接口，其特征在于，本设备中设有控制四路USB相机的PC机， 该台PC机设有四个独立的USB接口 ；所述CXD相机的四个独立的USB接口与所述PC机的四个USB 口通过USB线一对一的连接。换言之，所述用四路USB CXD相机的电路板上设有USB控制器、A/D转换器，CPLD, 锁存器，以及C⑶芯片，四路USB采集的相机有四个KAF4320CXD芯片，这四个KAF4320芯片是被安装在了一个相机里面。每个KAF4320CXD芯片对应一路USB进行数据传输，而 KAF4320CXD芯片其本身有为四通道读出，所以可以理解为四路USB KAF4320的CXD相机为 16通道读出。从最后给出的fits图中看出其有16个方格，即为16个通道读出的不同的数据。为了提高USB2.0科学级C⑶的传输速度，本专利技术采用四路USB同时传输这一方法，给每一个USB设备定义一个专门的设备号，编写设备的驱动和相应的采集程序，使其四路USB可以同时采集。采用四路USB同时传输的相机传输速度比单路的相机成倍的提高，并且完全支持 USB2. 0协议，安装十分方便，满足科学级CCD相机实时性的要求。目前国内外还没有出现采用多路USB通讯的CXD相机，此项技术尚属首创。USB2. 0通讯芯片采用CY7C68013A芯片，它带有51核，既负责接收高速CXD相机传来的图像数据，又和上位机通讯，接收上位机发来的指令，控制相机在不同模式下的运行动作。CY7C68013A的GPIF引擎具有自动传输数据结构的特性，这种特性使的外围设备和主机通过CY7C68013A可以无缝的高速数据传输。拼接4个CCD芯片就需要有4个CY7C68013A， 他们各自有自己的地址和一整套命令系统，这是整个系统的关键，主机对4个CXD芯片中的一个进行采集时先要发出要采集相机的地址，计算机的USB 口检测到相应的地址后，启动对应的CY7C68013A传输程序向主机传输，4个CY7C68013A可以同时传输数据，提高传输速度。开发编程时可以用eZ_uSb_fX21p_development开发包，里面的软件可以进行方便的测试，编程，加快开发的进度。四路USB的数据采集具体的实现方法是1. 1编写四个USB2. 0控制器的设备号，其驱动程序，使得计算机操作系统能识别到USB 上不同的设备。编写inf驱动程序。每一个CY7C68013A都有固定的vendor ID和product ID, VID是识别设备的厂家型号，PID是用户自己定义的产品型号可供用户修改。编写INF 文件，将开发包提供的inf文件中的选项VID和PID做相应的修改。例如改为 ％VID_0405&PID_1012. DeviceDesc%=CyUsb, USB\VID_0405&PID_1012。这样 VID 为 0405， PID为1012。.并在识别字符里定义驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多路ＵＳＢ采集ＣＣＤ相机数据的方法，其特征在于，步骤如下：⑴．在与ＣＣＤ相机连接的计算机操作系统上用记事本软件编写安装ＵＳＢ设备所需的ＩＮＦ文件；⑵．将开发包提供的ｉｎｆ文件中的［Ｃｙｐｒｅｓｓ］选项ＶＩＤ和ＰＩＤ做相应的修改；⑶．安装驱动程序：在ＣＣＤ相机ＵＳＢ的各个设备上安装步骤⑴所编写的ｉｎｆ文件，将驱动指定到自己编写的ｉｎｆ文件中；⑷．对ＵＳＢ２．０控制器进行编程，生成ＩＩＣ文件；⑸．编写ＰＣ机与ＣＣＤ相机连接的计算机的四路ＣＣＤ图像采集程序；⑹．数据处理：ＰＣ机与ＣＣＤ相机连接的计算机将四路ＣＣＤ　数字量进行排序，将四路ＣＣＤ　数字量分成四个象限，再由四个象限组合成一副完整的图像进行显示或者保存等操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，姚大志，张仁健，
申请(专利权)人：中国科学院紫金山天文台，
类型：发明
国别省市：84