[发明专利]用于红外传感器信号采集一体化系统的SoC芯片结构

说明书

本发明公开了一种用于红外传感器信号采集一体化系统的SoC芯片结构，包括CPU子系统、存储器子系统、算法子系统、输入采样子系统、数据输出子系统、控制输出子系统、通用外设子系统、时钟复位子系统、AHB总线、桥和APB总线。本发明片内集成的子系统能够对红外传感器信号系统中的图像信号进行采集、分析处理及输出，并具有温度监测功能，实现了红外传感器信号采集一体化系统的单片化，解决了红外传感器信号采集一体化系统中分立器件集成实现方案的系统开发复杂度高、体积大、功耗高的问题，也便于用户进行二次集成应用，而且还能满足红外图像处理领域类似的应用需求。

技术领域

本发明涉及红外图像处理领域，特别涉及一种用于红外传感器信号采集一体化系统的SoC芯片结构。

背景技术

红外传感器信号采集一体化系统包含红外传感器信号调理、采集、自适应增益及偏置控制、图像预处理及传输、传感器偏置电源管理、探测器时序产生、温度监测等功能集成，同时嵌入了可编程微处理器。需要实现红外传感器信号采集一体化系统，需要ADC采集图像信号，通过增益反馈技术，然后通过自适应图像算法处理，最后通过并串转换输出。根据红外传感器信号采集一体化系统的控制需求，红外传感器信号采集一体化系统至少需要模数转换器(ADC)芯片、可变增益放大器(PGA)芯片、32位处理器、算法处理模块、并串转换模块、电源管理单元。

对于制冷型红外成像系统，我国目前具备生产能力的红外焦平面传感器最大面阵为640×512，其图像信号处理电路组件仍采用分立式器件搭建的方式，包括ADC、FPGA等器件。对于非制冷红外成像系统，我国已研发了由320×240热敏电阻焦平面列阵传感器、长波红外透镜，其图像信号处理电路组件包括ADC、数字信号处理器(DSP)、嵌入式PC机以及液晶显示器等，但是到目前为止，国内还没有多功能高精度信号采集系统芯片产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种红外传感器信号采集一体化系统的SoC芯片结构。

本发明的技术方案如下：

一种用于红外传感器信号采集一体化系统的SoC芯片结构，包括CPU子系统、存储器子系统、算法子系统、输入采样子系统、数据输出子系统、控制输出子系统、通用外设子系统和时钟复位子系统，所述CPU子系统通过AHB总线与存储器子系统、算法子系统、输入采样子系统和数据输出子系统电连接，所述AHB总线通过桥与APB总线电连接，所述APB总线分别与所述控制输出子系统、通用外设子系统和时钟复位子系统电连接。

进一步的，所述输入采样子系统包括可变增益放大器和模数转换器，所述可变增益放大器与模数转换器的输入端电连接，所述模数转换器的输出端通过AHB总线与算法子系统电连接。

进一步的，所述算法子系统包括自动增益控制单元和图像预处理单元，所述自动增益控制单元和图像预处理单元均与AHB总线电连接；所述自动增益控制单元将模数转换器输出的信号送给图像预处理单元，并根据模数转换器输出信号的功率值对可变增益放大器的增益进行自动调节，所述图像预处理单元对模数转换器输出的信号进行图像预处理后送到数据输出子系统。

进一步的，所述自动增益控制单元对可变增益放大器的增益进行自动调节的过程包括以下步骤：

步骤S1、设置图像的尺寸，并根据图像尺寸设置偏压高门限和偏压低门限的值；

步骤S2、计算图像输入数据点的数据均值；

步骤S3、根据数据均值和图像各输入数据点的数据值计算图像输入数据点的均方差求和值；

步骤S4、根据均方差求和值及图像输入数据点个数算出归一化的功率值；

步骤S5、将归一化的功率值与偏压高门限进行比较，若归一化的功率值比偏压高门限高，则执行步骤S501，否则，执行步骤S6；

步骤S501、减小PGA的增益，返回执行步骤S2；