《【精选】数字微镜DMD光调制系统XD-ED01N_V2.4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精选】数字微镜DMD光调制系统XD-ED01N_V2.4（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry上海辛同信息科技有限公司www.x-上海辛同信息科技有限公司专注于高新技术的研发，特别是在空间光调制器DMD（数字微镜）的核心控制电路的开发上，在国内独树一帜。本公司定位于 DMD的高端应用，能够实现对 DMD芯片的灵活控制， 其中包括内外同步、微镜任意时间锁定及高帧频控制等关键技术。DMD 技术发展的历史并不长，但这是一项学科交叉性和综合性都很强且极具发展潜力的高新技术。通过对 DMD关键技术研究及开发，可以带动一些重要的基础性课题研究，同时在 DMD相关产业能够协助客户加速设备研发进程，提高设备性能。 www.x-高级技术支持： x_
2、联系人：Jerry2011年 9月数字微镜 DMD空间光调制器开发系统 系列产品上海辛同信息科技有限公司已开发出系列的 DMD开发系统，用户可根据需要选择不同的系统。公司也可应用户设备需求，与客户合作专门开发特定的 DMD开发系统。1、XD-D01 型 DMD开发板（停产）XD-D01型 DMD开发板是第一代产品，尺寸较大，供电方式与市场上常用的 DLP模式 DMD开发板相似，需要多种电源供电。该产品目前已用 XD-SD02(N)型代替。2、XD-SD02(N)型 DMD开发板XD-SD02(N)型 DMD开发板是第一代产品优化后的产品，尺寸进行了优化，同时只需一个5V便携电源供电和一根 US
3、B线缆即可工作。同步信号采用了 SMA线缆，更适合于工业设备的研制，甚至可作为用户设备的嵌入式小系统。增加了非全屏高帧频显示，微镜 0度复位功能，以及内同步脉宽可编程设置等功能。SD02N 型是 DMD分离式的产品，便于光学光路的调整。该款产品适用于需要大批量数据显示的场合。供电方式 12V、5V、3.3V下载方式 USB数据下载调制方式 二进制光学调制全屏帧频 150Hz（实时）同步方式 内同步、外同步DMD连接方式 分离式供电方式 单 5V供电下载方式 USB数据下载调制方式 二进制光学调制全屏帧频 150Hz（实时）同步方式 内同步、外同步DMD连接方式 板载式、分离式 www.x-高级
4、技术支持： x_ 联系人：Jerry3、XD-ED01(N)型 DMD开发板XD-ED01(N)是增强型 DMD开发系统，带有板载 DDR2内存，可以实现图像以超过1000Hz的速度循环播放。由于有了缓存，实时外触发方式也更有了可靠性上的保证。该产品非常适合于高速结构光扫描设备。4、XD-EXD01N（研制中）计算机用户F P G AU S B线缆0 . 7 X G A D D R D M DD A DU S BD D R 2S D R A M高速 I O 同步信号辛同 D M D驱动板核心驱动F P G A具有两个 FPGA，一个核心的 DMD驱动 FPGA，一个用户可编程 FPGA，让用户
5、参与编程，灵活实现各种功能，同时提供 FPGA中 USB数据收发程序和 DDR2 SDRAM数据收发等程序。供电方式 单 5V供电下载方式 USB数据下载调制方式 二进制光学调制帧频 1000Hz同步 内同步、外同步DMD连接方式 分离式缓存 大容量板载内存供电方式 单 5V供电下载方式 USB数据下载调制方式 二进制、灰度帧频 2000Hz同步 内同步、外同步DMD连接方式 分离式缓存 大容量板载内存 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry5、XD-GED01N 型 DMD开发板XD-GED01N是灰度型 DMD开发系统，带有板载 SRAM内存，可以实现图像以 11024灰度级
6、的图像播放。由于采用 USB下载图像数据，因此灰度帧频比较低。256 灰度大概可以达到 12Hz的帧频，1024 灰度的有 3Hz帧频。下载图像后单帧显示图像帧频可以达到100Hz以上。供电方式 单 5V供电下载方式 USB数据下载调制方式二进制/灰度光学调制帧频 256灰度 12Hz同步 内同步DMD连接方式分离式缓存 板载 SRAM www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry该文档介绍的 DMD开发套件，都包括软件、驱动、固件和硬件。该套件采用的 DMD是 0.7 XGA DDR DMD，具有高速板载内存，可实现预下载高速循环播放，同时具有内外同步等功能。XD-ED01N：DMD
7、 分离式，通过高密度数据线与控制板相连，这样便于在高精密光学试验中进行光路调整。DMD 分离式版本见下图。XD-ED01(N)特点： 大容量板载内存 超高帧频 功能灵活强大 精确的内外同步 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry一、主要性能参数1、阵列大小：1024x768，对角线长度 0.7英寸。2、微镜尺寸：13.68x13.68 微米，微镜的间隙非常小，在 1微米以内。3、翻转角度：+12、0和-12。4、对比度：超过 2000：1。5、波段：350nm2700nm 可见光 （常规） 。6、微镜二进制翻转频率：全屏大于 1000Hz循环播放，播放帧频可设置。7、通过 USB
8、 2.0下载数据信息。8、具有内同步和外同步功能，同步脉冲电平标准为 CMOS33，3.3V。9、具有板上可验证功能：通过拨码开关即可验证系统 DMD调制好坏。10、微镜任意时间锁定。11、通过串口实现对同步脉冲宽度的设定以及存储帧数的设定。12、可通过串口的方式实现对 DMD微镜的 0度角复位。 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry新增功能：时间 功能2011年 9月 修改了对于同步信号的误描述，老版本文档对内外同步的定义反了2011年 10月1、增加了地址复位功能，用户重新下载数据时不再需要断电，只需写一个控制寄存器即可回到板上内存的零地址2、修正了循环播放时最后一帧的 b
9、ug2011年 12月1、 增加了循环播放和单周期播放的设置2、 单周期播放模式下，播放完毕通过串口向主机发送一个命令3、 下载帧数设置可任意设置，老版本的是实际帧数为设置值的 10倍2012年 2月 1、 增加了对内存的指定地址读写功能2、 同步脉宽设置有所改动3、 各个寄存器的地址有改动2012年 5月 1、 修正了前面四行显示不对的 bug2、 增加了命令设置反馈，用户发送命令时，会返回一个相同命令3、 内外同步增加了上下拉4、 增加了存储器可设置阈值上报功能2012年 7月 1、 修正了在循环显示模式下，缓存设置成 2时只能显示一帧的问题2、 增加了循环模式和停止开始显示对外同步下一样
10、起作用 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry二、技术背景DMD是 TI公司针对视频应用开发的，TI 公司采用了 DLP的架构，对于 DMD的数据传输格式及控制方式是保密的。这种基于 DLP架构的系统控制方式单一，帧频低，用户输入的任何图像，系统都会按 256灰度进行显示，微镜的翻转不能自由灵活控制。这种架构的 DMD开发板采用了 DDP控制芯片，如下图所示：用户在选购时一定注意是否采用了这种架构，在一些特殊应用中，这样的控制方式就显示出不足：在激光调制应用中，要求能够自由控制二进制微镜翻转的时间。在压缩成像/关联成像/量子成像应用中，要求微镜翻转的时间快速并且尽量等间隔，同时要
11、求微镜翻转后能够给出同步信号，以便于 CCD的图像采集。在激光光刻领域，目前国际上主要有步进光刻和飞行光刻曝光方式，这两种方式都需要微镜绝对锁定功能和同步功能的支持， 飞行光刻方式还需要高帧频的支持，才能达到最好的光刻效果。还有在其它高级的二元光学的应用等等，用户无法对 DMD进行随心所欲的操作。主要存在以下问题：（1） 、二进制图像显示的时间长短无法控制。基于 DLP架构的 DMD系统总是认为收到的是 256灰度的图像，因此，尽管用户想送的是二进制图像，它仍然会在特定的时间去复位 DMD，使微镜回复到平态，尽管肉眼看不出来，但是在一帧图像中在不等间隔的时间复位超过 8次（原理上是 8次，由于
12、 TI为了改善视频效果，采用了视频编码技术，实际复位次数超过 8次） ，这极大地影响了光调制的效果，特别是在一些短脉冲、超短脉 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry冲及高精度应用下。（2） 、很多光调制系统中，需要采用 CCD采集调制后的光。而基于 DLP架构的 DMD系统无法精确给出反射图像的同步信号，因此而导致 CCD采集到的图像效果不理想。（3） 、无法保证微镜的锁定状态。（4） 、如果想要实现任意灰度等级的调制，基于 DLP架构的 DMD系统无法实现。而目前市面上所有采用 DMD开发的系统或开发板基本上都是采用 TI套片开发的，无法解决以上提出的问题。因此如何实现对 D
13、MD的完全自主控制，才是改进其在光调制领域应用的根本办法。针对这些问题，公司投入大量精力进行核心技术研发，其中以下几个关键点的确立为很多场合的光学应用提供了优势：1、可实现微镜的任意时间自由锁定。当 DMD显示当前二进制图像时保持微镜锁定，只有当用户输入下一帧数据时才使微镜转动，或者可由由用户定义锁定时间，否则微镜一直锁定；2、具有内同步和外同步功能：A、外同步：由用户同步信号触发微镜翻转，显示下一帧数据；B、内同步：微镜翻转稳定后本系统给出同步信号，同步信号脉宽可调整，以保证同步触发用户采集设备。3、高速的翻转频率：最高可达到超过 1000Hz的全屏翻转频率。若只是局部显示，帧频还可以更高。
14、4、微镜 0度复位功能。5、提供用户 FPGA，让用户参与编程，灵活实现各种功能。 www.x-高级技术支持： x_ 联系人：Jerry三、DMD 简介数字微镜器件是一种新型、全数字化的平面显示器件，应用 MEMS（Micro Electromechanical System，微电子机械系统）的工艺将反射微镜阵列和 CMOS SRAM集成在同一块芯片上。数字微镜是铝合金材质，一个微镜代表一个像素，每个微镜的尺寸为13.68 x13.68 ，微镜间间隔小于 1 ，每个微镜都有12的偏转角分别对应mm“开”态和“关”态。DMD器件真正实现了全数字方式控制图像的灰度等级，称为二进制脉宽调制（PWM）技术。通过这种技术，可将输入 DMD的视频或图像信号转换成层次丰富的灰度图像。二进制 PWM表达方式如图 1所示，称之为 PWM方式。二进制 PWM调制公式为：2N。其中，N 是像素的灰度等级， 是每个 bit像素的权重， 是最(1)*2PW
