基于DSP的數(shù)字掃描探針顯微鏡的硬件解決方案研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
掃碼關(guān)注
獲取最新最全汽車電子
技術(shù)方案與實(shí)用技巧
SPM系統(tǒng)方案及其缺陷
現(xiàn)有的SPM系統(tǒng)主要基于PCI形式，該方案中，計(jì)算機(jī)通過PCI卡和SPM控制板保持通信，整個(gè)電子控制系統(tǒng)的流程圖如圖1所示。
此系統(tǒng)由掃描器、電子控制板和控制處理軟件三部分組成，其中掃描器是執(zhí)行部分，它通過步進(jìn)馬達(dá)和壓電陶瓷管的三維伸縮來實(shí)現(xiàn)掃描探針對(duì)樣品表面的掃描；控制處理軟件是中央控制部分，通過控制軟件可設(shè)置掃描參數(shù)、對(duì)掃描過程實(shí)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和監(jiān)控（再線掃描控制）以及對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析
雖然基于PCI形式的系統(tǒng)在一般控制、傳輸速度及成像效果上都能達(dá)到基本要求，但作為精密儀器，其效果還遠(yuǎn)不夠，主要缺點(diǎn)如下：
（1）PC機(jī)的開關(guān)電源對(duì)高精度的A/D，D/A芯片干擾太大。
（2）PCI卡每次只能對(duì)一路信號(hào)尋址，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較低。
（3）由于需要較大的計(jì)算資源開銷并要運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的非線性校正算法，該控制板需要一個(gè)處理能力強(qiáng)的處理器。
（4）存儲(chǔ)器及握手方式不夠理想。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
為了解決上述缺點(diǎn)，筆者給出了一種基于DSP的新型數(shù)字式SPM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，新方案的系統(tǒng)框圖如圖2所示。
該方案和圖1的明顯區(qū)別的是，圖2方案在SPM控制板上添加了一塊DSP芯片，SPM控制板和計(jì)算機(jī)信息交換將先通過DSP作相應(yīng)處理，然后再送至對(duì)方，DSP和計(jì)算機(jī)的通信采用全雙工RS-232串口通信方式。
DSP控制板的結(jié)構(gòu)和功能
經(jīng)過對(duì)SPM儀器的控制流程、時(shí)序要求、掃描方式、反饋模型和實(shí)時(shí)性進(jìn)行全面分析，并對(duì)幾種DSP芯片的性能的比較，本設(shè)計(jì)決定采用TI公司的54X系列DSP芯片，該系統(tǒng)的DSP的運(yùn)算處理速度、處理精度、功耗都能滿足SPM應(yīng)用系統(tǒng)的反饋要求。
TMS320VC5416是TI公司的16位定點(diǎn)DSP，其時(shí)鐘頻率為160MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)算（160MIPS）和大容量存儲(chǔ)，片上有128
評(píng)論