线阵CCD在图画传感和丈量技术领域的使用中发欣极为敏捷。为满意自适应丈量的工程化需求，规划出了根据线阵CCD的单同轴电缆双向时分复用传输外总线。
在数据收集丈量体系中，CCD视频信号的最大起伏需求调理到ADC的满量程。CCD信号的最大幅值的决定因素有三个：CCD器材的光电灵敏度、光积分时刻和屯照度。在选定CCD器材后，该值只取决于光积分时刻和光照度。
在不同作业现场和作业现场的不一起段，光强是常常改动的，假如CCD器材的光积分时刻固定，则光照度的改动将导致CCD视频输出信号幅值的改动。而实际上所期望的是，在光照度改动的景象下，应坚持视频输出信号最大幅值安稳，这可经过光积分时刻的自适应操控来完结。 在CCD信号选用二值化数据处理和像元细分处理过程中，一帧数据中被检测目标的量测信息往往在鸿沟特征和像元信号的起伏最值方位，故光积分时刻的改动不影响静态被丈量。
1 CCD器材驱动简介
现以TOSHIBA的TCDl501C为例进行介绍，其驱动脉冲波形如图1所示。
当SH信号为低电平时，Φ1(包含Φ1O和Φ1E)电极下的势阱和存储栅势阱阻隔，CCD处于光积分状况；当SH为高电平时，SH电极下构成的深势阱沟通了存储栅势阱和Φ1电极下的势阱，信号电荷包悉数转到移位寄存器，然后在Φ1E，O，B和Φ1E，O，B脉冲的效果下顺次移位，最终经输出电路由OS端输出。
SH的脉冲周期即为光积分时刻。以像元信号的幅值为被操控量，经过改动SH的脉冲周期使视频输出的起伏最值坚持在ADC的满量程，然后完结光积分时刻的自适应操控。
2 体系组成
该收集体系包含三大部分：CCD传感头、信号收集板和微型机。传感头和收集板之间选用单同轴电缆作为双向复用传输总线，其原理框图如图2所示。
CCD的各驱动信号由CPLD发生，视频输出经过驱动器进入同轴电缆。信号收集板经过ISA口和微机接口，板上选用FPGA作为电路的逻辑操控器，光积分脉冲由FPGA发生，其周期的调理由FPGA的VHDL软件或微机收集软件操控。在接口协议的调控下，将CCD视频信号和光积分脉冲信号双向时分复用单同轴电缆作为信号和操控的传输总线。
3 总线的电气接口原理
CCD传感头中晶振选定后，Φ1和Φ2的信号频率也随之确认，
CCD像元视频信号移位输出时刻也就固定了。例如：TCDl501C共5076个像元(除5000个曝光像元外，还有前64个和后12个哑元)， 晶振频率为20MHz，CPLD输出的Φ1和Φ2频率为2．5MHz，视频输出速率为5MHz，所以一帧CCD信号输出时刻为5076／5MHz=1．0152ms。假如光积分时刻为2ms，则在剩下近lms的时刻内，CCD输出的是空操作，视频信号幅值挨近箝位高电平。总线原理和操控信号守时联系图如图3所示。
体系在上电初始状况设置同轴电缆两头开关电平，使光积分通道注册。从守时联系中可见，光积分脉冲的下降沿发动ISA板和CCD传感头内部逻辑计数器，一起使电缆两头开关操控信号由光积分通道切换到CCD信号通道。由于CCD器材首要输出的是必定数量的哑元信号，所挑选的SPDT(单刀双掷)开关的开关切换时刻远远小于前面哑元信号的总输出时刻，故开关切换到CCD信号通道的时刻关于曝光像元信号的输出没有任何影响。当计数到5076或5064(不计后12个哑元)时，电缆两头两开关操控信号再次改换极性，使电缆切换到光积分脉冲信号通道。其实，只需鄙人一个光积分脉冲到来前的空操作的任何时刻完结通道切换即可。
原本最显着且直接的规划方案是选用另一条标准的总线(比方422总线)来专门传输由ISA板输出的光积分操控信号，而由CCD视频信号独占同轴电缆，这样也可满意工程化的要求；并且422总线的双绞线在恶劣环境下的传输间隔和抗干扰功用也令人能够承受。
不过比较来说，单同轴电缆双向复用总线更有优越性。
榜首，原理愈加简练有用，其接口协议比422接口协议还简略；
第二，两头切换开关的介入并不影响视频信号的传输，并且开关的切换是在一帧CCD信号的两头外，其或许发生的瞬变电压或电压动摇影响不到整帧有用信号；
第三，操控信号的发生也很便利。了解VHDL或Verilog言语的人都清楚，在CPLD或FPGA编程中，新增一个计数器(或原本设有计数器)并添加几条计数判别操控指令，确定外部一管脚输出操控信号，就完结了SPDT开关操控功用；
图6
第四，总线带宽和传输间隔的优越性显着，与同轴电缆达400MHz的带宽和300m~500m的传输间隔比较，双绞线显着差劲；
第五，节约外部衔接线，装置简略。例如。一块ISA收集板收集4路CCD传感头，假如选用422总线接口传输光积分脉冲，则需求4组共8根双绞线，而选用单同轴电缆双向时分复用传输总线，则用4根同轴电缆就够了，衔接操作也再简略不过；
图7
第六，同轴电缆抗干扰性也比双绞线好，更好地满意了工程有用化的严格要求。
图8
该单同轴电缆双向复用传输外总线现已使用于高精度CCD视点传感器的数据收集体系中。
