[发明专利]基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统，其特征在于，包括相连接的：嵌入式系统、精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块、以及实时操作系统模块；

所述精准时间输出模块包括依次连接的：滤光片颜色查表子模块、电机加减速和停止总时间计算子模块；

所述精准电机和相机控制模块包括：串口、步进电机及步进电机驱动器、相机以及编码器；所述嵌入式系统、串口、步进电机及步进电机驱动器、相机依次相连；所述编码器与电机和嵌入式系统相连，将电机位置反馈至嵌入式系统，使转轮滤光片能够精准到达指定的位置；

所述实时操作系统模块包括依次连接的：时间管理子模块、任务切换子模块以及任务调度子模块；

所述实时操作系统模块与精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块连接，通过对各任务进行调度、管理，实现对滤光片转轮快速成像控制系统的控制，最终进行图像输出。

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统，其特征在于：所述精准时间输出模块的时间输出与嵌入式系统相连，精准时间输出模块所输出的时间在嵌入式系统进行处理，转换为PWM脉冲相关的包括占空比、频率、脉冲数的控制参数，输出至步进电机驱动器及步进电机，从而对不同滤光片完成拍摄的时间进行控制，最后通过相机，进行图像输出。

3.根据权利要求2所述的基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统，其特征在于：在所述精准时间输出模块中，根据不同的滤光片颜色，通过滤光片颜色查表子模块查表得到该滤光片颜色对应需要的曝光时间，该曝光时间是完成该滤光片拍摄所需要的最短时间，也是电机停止的最短时间，输出至电机加减速和停止总时间计算子模块；通过所述电机加减速和停止总时间计算子模块，将曝光时间与电机加减速运动时间进行相加，得到的总时间输出至嵌入式系统，在嵌入式系统中转换PWM脉冲相关的包括占空比、频率、脉冲数的控制参数。

4.根据权利要求3所述的基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统的控制方法，其特征在于：所述精准时间输出模块的工作过程包括以下步骤：

步骤A1：不同滤光片颜色对应的曝光时间不同，通过查表获得不同滤光片颜色对应的曝光时间；

步骤A2：通过所得的曝光时间，计算出转轮运动到对应的滤光片上所需的总时间，所得输出时间经过电机加减速函数的计算，对电机转动进行精准的加减速控制，到达滤光片转轮对应的位置后，进行拍摄；拍摄完成后，回到步骤A1查表得到下一个滤光片所对应的曝光时间，直至完成每一滤光片的拍摄。

5.根据权利要求3所述的基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统的控制方法，其特征在于：所述实时操作系统模块的工作过程包括以下步骤：

步骤B1：实时操作系统进行硬件以及系统初始化；

步骤B2：实时操作系统进行任务创建，主要任务包括：串口通讯任务、电机转动任务、相机拍摄任务、编码器位置反馈任务、精准时间输出任务、转轮和相机调度任务；

步骤B3：进入多任务管理阶段，查找任务堆栈中优先级最高的任务，对于不同优先级不同的任务，在主程序循环的基础上，通过中断保证最高优先级的任务优先执行；在任务执行的过程中，如果有更高优先级的任务需要执行，则中断当前任务，转而执行更高优先级的任务，从而保证实时操作系统的实时性；在不同的任务间可进行通讯、挂起、恢复，实现实时操作系统的任务切换调度。