1-Riadková kamera TSLR1401

• Vypracovali:

Bc. Peter Lovaš

Bc. Tomáš Oravec

Bc. Ján Mazúch

• Študijný odbor: Aplikovaná mechatronika
• Ročník: 2. Ing.

Zadanie úlohy

---

1. Riadkovy senzor TSL1410_DB pripojte k mikroprocesoru, výstupný analógový signál preneste do PC a zobrazte.

Popis riadkovej kamery

---

TSL1401_DB je lineárna kamera, ktorá sa skladá z poľa fotodiód 128 x 1. Vnútorná riadiaca logika kamery si vyžaduje pre správnu funkčnosť zapojenie sériového vstupu SI a hodinového signálu CLK.

Obr. 1. Riadková kamera TSL1410_DB

---

Na nasledujúcom obrázku je schéma vnútornej štruktúry lineárnej kamery a označenie jednotlivých pinov.

Obr. 2. Vnútorná štruktúra a zapojenie kamery TSL1410_DB

---

Označenie jednotlivých pinov a popis:

1. PIN A0_3 - analógový výstup
2. PIN CLK_2 - hodiny, riadia prenos, pixelový výstup a reset
3. PIN GND_6,7 - zem
4. PIN SI_1 - sériový vstup, definuje počiatok vysielania dát
5. PIN VDD_4 - napájacie napätie pre analógové aj digitálne obvody

---

Popis činnosti:

Kamera sa skladá zo 128 fotodiód usporiadaných v lineárnom poli. Svetelná energia, ktorá dopadá na každú jednu fotodiódu(jeden pixel) vytvára na každej tejto fotodióde prúd. Počas integračného času sa kondenzátor pripojí k výstupu integrátora prostredníctvom analógového prepínača. Náboj nahromadený na každom pixeli(fotodióde) je priamoúmerný intenzite osvetlenia a integračného času. Výstup a Reset integrátorov je riadený 128-bitovým posuvným registrom. Výstupný cyklus(posielanie dát)je inicializovaný, ak je na pine SI logická 1. Počas prvých 18 hodinových cyklov neprebieha integrácia. Integrácia a prenos dát začína až po uplynutí 18 hodinových cyklov. Rozsah napájania lineárnej kamery je VDD = 3 - 5,5V.

Obr. 3. Časové priebehy kamery TSL1410_DB

Obr. 4. Prevádzkové priebehy kamery TSL1410_DB

---

Vypracovanie

Pripojenie kamery k Acrob doske a definovanie pinov je v hlavičkovom súbore "kamera.h". Rýchlosť sériového portu je nastavená na 19200 Baud/rate. Na začiatku sa vyšlú konfiguračné príkazy do Stampplotu, stačí zaškrtnúť "plot data" a potom "connect". Pred spustením treba držať reset na doske, aby sa začali vysielať dáta až po pripojení. Nastavenie integračného času je vyriešené tak, že po prijatí 1 znaku sa jeho hodnota 0 až 255 nastaví ako integračný čas v milisekundách (strop je obmedzený na 100),dá sa pozmeniť v zdrojovom kóde.

Schéma zapojenia kamery:

Obr. 5. Schéma zapojenia kamery TSL1410_DB

Nami definovaná knižnica:

#ifndef KAMERA_H_
#define KAMERA_H_

#define CLK_PORT	B
#define CLK_PIN		5

#define SI_PORT		B
#define SI_PIN		4

#define A0_PORT		C
#define A0_PIN		0

#endif /* KAMERA_H_ */

Zdrojový kód v jazyku C: <source lang="c">

1. include <stdio.h>
2. include <avr/io.h>
3. include <avr/interrupt.h>
4. include <util/delay.h>
5. include "kamera.h"

/* Global macros */

1. define sbit(var, bit) var |= (1 << bit);
2. define cbit(var, bit) var &= ~(1 << bit);
3. define rbit(var, bit) ((var & (1 << bit)) != 0)
4. define CONCAT(a, b) a ## b
5. define DDR(port) CONCAT(DDR, port)
6. define INPORT(port) CONCAT(PIN, port)
7. define OUTPORT(port) CONCAT(PORT, port)

/* Program-specific macros */

1. define cam_clk_high() sbit(OUTPORT(CLK_PORT), CLK_PIN)
2. define cam_clk_low() cbit(OUTPORT(CLK_PORT), CLK_PIN)
3. define cam_si_high() sbit(OUTPORT(SI_PORT), SI_PIN)
4. define cam_si_low() cbit(OUTPORT(SI_PORT), SI_PIN)

static int usart_putchar(char c, FILE *stream); static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(usart_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);

/* Global variables */ volatile unsigned char _integrationTime = 10; // in milliseconds unsigned char _data[128];

// Send char over USART static int usart_putchar(char c, FILE *stream) {

   // add '\r' before '\n'

//if (c == '\n') usart_putchar('\r', stream); // wait for empty transmit buffer while ( !(UCSR0A & (1 << UDRE0)) ); // send char UDR0 = c; return 0; }

// Send char over USART void usart_send_char(unsigned char ch) { // wait for empty transmit buffer while ( !(UCSR0A & (1 << UDRE0)) ); // send char UDR0 = ch; }

// Read the 8 most significant bits // of the AD conversion result unsigned char read_adc() { // Start the AD conversion ADCSRA |= (1 << ADSC); // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1 << ADIF)) == 0); // Clear flag ADCSRA |= (1 << ADIF); return ADCH; }

// RX Complete handler ISR (USART_RX_vect) {

// received character is set as integration time in [ms], max 100 unsigned char ch; ch = UDR0; if (ch > 100) ch = 100;

_integrationTime = ch; }

// Main loop int main(void) { // Pin config sbit(DDR(CLK_PORT), CLK_PIN); // CLK out sbit(DDR(SI_PORT), SI_PIN); // SI out cbit(DDR(A0_PORT), A0_PIN); // analog in

// Configure UART // - parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // - baud rate: 19200 UCSR0B = (1 << RXCIE0) | (1 << RXEN0) | (1 << TXEN0); UCSR0C = (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00); UBRR0 = 51; // @16MHz, 0.2% error

// ADC initialization // - ADC clock frequency: F_CPU / 128 (125kHz @ 16MHz) // - reference: AVcc with external cap // - channel: as defined in A0_PIN // - result left adjusted! ADMUX = (1 << REFS0) | (1 << ADLAR) | A0_PIN; ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0);

   // Redirect STDOUT to USART

stdout = &mystdout;

// Interrupt global enable sei();

// Init StampPlot printf("!PNTS 128\r"); printf("!PLOT ON\r"); printf("!MAXR\r"); printf("!AMAX 255\r"); printf("!TMAX 1\r"); printf("!RSET\r");

// some delay for PC port buffers to clear _delay_ms(500);

// time to send unsigned char tts = 0;

   while(1)
   {
       cam_si_high();

cam_clk_high(); cam_si_low();

unsigned char i; for (i = 0; i < 128; i++) { cam_clk_low(); unsigned char val = read_adc(); _data[i] = val; cam_clk_high(); } cam_clk_low();

// delay for integration time for (i = 0; i < _integrationTime; i++) _delay_ms(1);

// send data if (tts++ == 10) { tts = 0; // data send lasts ~150ms for (i = 0; i < 128; i++) printf("%d\r", _data[i]); }

   }

}

---