|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Układ pamięci dynamicznej DRAM - jako kamera wideo. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia cyfrowa Wpisanie zdjęć do komputera i ich dalsza obróbka cyfrowa w taki czy inny sposób wymaga dość dużej inwestycji. Najdroższym urządzeniem jest tu prawdopodobnie kamera wideo, z której sygnał jest odczytywany, przechowywany i digitalizowany przez komputer. Najdroższą, ale pod względem jakości i najlepszą metodą wprowadzania obrazu jest digitalizacja sygnału wyjściowego z domowej kamery wideo. Ale jednocześnie koszty obwodów są tutaj nadal znaczące. Wymaga to bowiem szybkiego przetwornika cyfrowo-analogowego, szybkiego urządzenia pamięci masowej i odpowiedniego interfejsu do komputera osobistego. W przypadku eksperymentów amatorskich jest to dość kosztowna ścieżka. Kamera telewizyjna z interfejsem komputerowym jest zbyt droga i może znacząco nadszarpnąć budżet radioamatora. Wyjściem z tej sytuacji było niekonwencjonalne zastosowanie kryształu pamięci dynamicznej. Okazuje się, że pamięć DRAM może służyć jako czuły czujnik optyczny. Kilka lat temu firma Micron Technology (amerykański producent jednoukładowych układów scalonych) wypuściła specjalną wersję 64k-DRAMS z oknem kontrolnym, która sprzedawana była jako czujnik obrazu. Ponieważ znana jest geometria kryształu w mikroukładzie, przy pewnym wysiłku udało się wykonać kamerę wideo. Niestety chipy te nie były już w sprzedaży, co stało się przeszkodą w stworzeniu kamery komputerowej. Zdemontowałem jednak płytę komputera z układami pamięci DRAMS, która miała ceramiczną obudowę z metalową zaślepką. Dość szybko zdjąłem metalową osłonę, odsłaniając pod spodem szkło ochronne. Co zrobic nastepnie? Aby pomyślnie kontynuować eksperyment, zdecydowano się wykorzystać port równoległy komputera osobistego, który doskonale nadawał się do wejścia/wyjścia informacji. Dla kontroli napisano dwa małe programy w asemblerze. I - och, cud! - po kilku testach na wyświetlaczu komputera pojawił się pewien obraz. Jak to działa? 64k-DRAM zawiera 65536 komórek pamięci ułożonych w formie matrycy, do której dostęp jest normalny. W tym przypadku wykorzystano układ D4164 firmy NEC, czyli cztery matryce o wymiarach 64x256 komórek pamięci. Każda komórka pamięci składa się z kondensatora i uzupełniających się tranzystorów. Kondensator gromadzi informację w postaci ładunku elektrycznego. Tranzystory uzupełniające uzyskują dostęp (przełączają) do tego kondensatora.
Jeśli zostanie wybrany rząd matrycy, wówczas przełączając kolejno wszystkie 256 tranzystorów komplementarnych tego rzędu, połącz żądany kondensator (ogniwo) z jednym z 256 wzmacniaczy. Jeżeli napięcie we wzmacniaczu jest powyżej pewnego poziomu, to przyjmuje się, że jest to logiczna 1, w przeciwnym razie na wyjściu wzmacniacza będzie logiczne 0. Licząc jeden z 256 wzmacniaczy w danym rzędzie (tj. wybierając adres kolumny), wybieramy żądany sygnał wyjściowy DRAM. Ponieważ kondensatory na chipie pamięci wyciekają (powoli, ale nieuchronnie się rozładowują), należy je stale regenerować (ładowywać), aby nie stracić zawartych w nich informacji. Jeśli przestaną się regenerować, to po pewnym czasie ładunek w ogniwie kondensatora zniknie i odpowiedni bit się przewróci. Oświetlając (odsłaniając) kondensator, efekt ten zostanie wzmocniony, kondensator rozładuje się znacznie szybciej, a efektem będzie odwrócenie bitu informacyjnego. Czas rozładowania kondensatora będzie główną miarą natężenia światła w tej komórce pamięci. Aby użyć tego efektu, wymagane są następujące kroki: - Najpierw ładowane są wszystkie kondensatory pamięci. „Następnie komórki pamięci są przez pewien czas napromieniane. - Wszystkie komórki pamięci są przesłuchiwane i analizowane. Każda komórka (fotokomórka) jest badana pod kątem odwrócenia stanu pierwotnego, co będzie traktowane jako rozbłysk. DRAM to układ pamięci, więc logiczny przydział adresów musi odpowiadać fizycznej lokalizacji na chipie. Aby poznać ten rozkład, należy przeprowadzić kilka testów. W chipie DRAM, którego adresy komórek składają się z dwóch składników - adresów wierszy i adresów kolumn, można założyć, że w strukturze fizycznej kryształu są one zlokalizowane dokładnie w ten sam sposób. Jak się okazało, faktycznie jest to prawdą, tj. adresy wierszy logicznych odpowiadają wierszom fizycznym, a adresy kolumn logicznych odpowiadają kolumnom fizycznym. Adresy logiczne w linii nie odpowiadają oczywiście fizycznej lokalizacji w komórce pamięci w układzie scalonym na pojedynczym krysztale. Przetworzony obraz pokazuje błędne rozmieszczenie przestawionych wierszy i kolumn. Zmiana układu bitów adresu pozwala na wyeliminowanie tej wady, niemniej jednak nadal potrzebne jest podejście eksperymentalne. Geometria układów scalonych na monokrysztale różnych producentów może być różna. Dlatego program sterujący działa poprawnie tylko z chipami NEC typu 4164. W przypadku innych układów pamięci mogą wystąpić błędy, ale znając zasadę sterowania, możesz poprawić wynik. Teraz będzie jasne, że nasz układ scalony na pojedynczym krysztale składa się z czterech matryc leżących obok siebie. Dwie zewnętrzne matryce są oddzielone od dwóch środkowych stosunkowo dużymi szczelinami; powoduje to pewne błędy w obrazie. W tych lukach prawdopodobnie znajduje się logika dekodowania. Dwie środkowe macierze oddzielone są znacznie mniejszą szczeliną, dzięki czemu można je uznać za macierz złożoną z komórek o wymiarach 128x256. Na tej podstawie jako czujniki wykorzystuje się jedynie dwie matryce środkowe. Spojrzenie przez szkło powiększające na mikroukład wyraźnie określa strukturę matrycową kryształu.
Teraz musisz dokładnie ustawić ostrość obiektywu. Po bliższym przyjrzeniu się można zauważyć, że kilka wierszy i kolumn jest nadal przestawionych. Dwie linie wyświetlają się poprawnie, dwie kolejne są ze sobą zamienione. Operacja odczytu zawartości komórek koryguje tę wadę. Następnie korygowane są adresy kolumn, z czego cztery są czytane poprawnie, a pozostałe cztery są w niewłaściwej kolejności. Ustalenie prawidłowego rozkładu nie zawsze jest łatwe, gdyż wymaga solidnej zintegrowanej optyki i bardzo precyzyjnego ogniskowania obrazu. Wzór jest wyraźnie widoczny tylko wtedy, gdy rozkład jest prawidłowy! Testowanie najlepiej rozpocząć od białej powierzchni, na której umieszczane i przesuwane są ciemne przedmioty. Uważna obserwacja, precyzyjne ustawienie ostrości obiektywu i odrobina cierpliwości pomogą rozpoznać rażące awarie (niedopasowania), a następnie ujawnić cechy układu scalonego na monokrysztale. Poważne niedokładności są identyfikowane za pomocą czarnych linii, lokalizowane na chipie i kontrolowane. Aby użyć portu równoległego komputera osobistego do podłączenia układu DRAM, wymagana jest pewna modyfikacja. Port drukarki zawiera kondensatory równoległe i równoważne rezystory szeregowe, które wygładzają strome zbocza sygnału zegara; w tym przypadku nie potrzebujemy tych elementów i dlatego należy je usunąć.
W typowej wysoce zintegrowanej płycie poszczególne moduły są połączone bezpośrednio wyjściami CMOS z portami drukarki na magistrali o niskim obciążeniu, więc musi istnieć dwukierunkowy sterownik bufora. Teraz za pomocą kabla podłącz port równoległy do gniazda, na którym zostanie zainstalowany układ DRAM. Gniazda tego panelu muszą mieć dobre styki (najlepiej pozłacane) i wytrzymać wielokrotne wymiany, ponieważ będziesz musiał wybrać niezbędny mikroukład. Konieczne jest również wyprowadzenie osobnego gniazda zasilania dla mikroukładu, ponieważ nie można tutaj użyć napięcia na wyjściu portu LPT. Jednak drukarki nie można tam teraz podłączyć! Kondensator odsprzęgający pomiędzy pinem 8 i pinem 16 pamięci DRAM jest również bardzo ważny, ponieważ po włączeniu płynie tam dość duży prąd elektryczny (około 100 mA). Kondensator ten jest przylutowany bezpośrednio do korpusu uchwytu chipa (gniazda) układu scalonego (zwróć uwagę na polaryzację! Pin 8 to +5 woltów, pin 16 to masa). Bez tego kondensatora nic w ogóle nie działa! Konstrukcja mechaniczna zintegrowanej optyki Powierzchnia użyteczna chipa NEC 4164 to około 1,2x6 mm², jeśli odrzucić obie skrajne matryce. W oparciu o ten fakt należy wdrożyć i wybrać optykę integralną. Obiektyw o ogniskowej 8 mm odpowiada w przybliżeniu standardowemu obiektywowi 50 mm w aparacie małoformatowym. Pod uwagę brane są także obiektywy o ogniskowych od 5 do 35 mm. Ta optyka zwróci się w przyszłości. Użyliśmy wspomnianego obiektywu z aparatu Super-8 (ogniskowa f=25mm). Lepiej jest używać obiektywów o krótkiej ogniskowej, na przykład ze starych aparatów cienkowarstwowych, uszkodzonej domowej kamery telewizyjnej itp. W wysyłkowych sklepach fotograficznych i studiach fotograficznych mam nadzieję, że zaproponują Ci odpowiedni obiektyw. Ale nawet bez wysokiej jakości obiektywu można osiągnąć dobre rezultaty, używając prostego obiektywu o krótkim ogniskowaniu. Jakość obrazu z obiektywu nie powinna być gorsza od obrazu uzyskiwanego z obiektywu. W końcu rzutujesz obraz na kryształ mikroukładu, który nie obsługuje wysokiej rozdzielczości jak na kliszy fotograficznej. Nie możemy tutaj podać standardowego rozwiązania dotyczącego rozmieszczenia i konstrukcji układu optycznego ze względu na duży wybór soczewek i jego instalację przed kryształem chipowym. Należy jedynie zwrócić uwagę na dokładne wycentrowanie zintegrowanej optyki, aby obraz był dokładnie skupiony na krysztale. Czułość na światło Układ scalony na pojedynczym krysztale nie zapewnia wysokiej światłoczułości, dzięki czemu czasy naświetlania kryształów są dłuższe niż w prawdziwej kamerze CCD. Szybkość ruchu nieruchomych obiektów zależy od oświetlenia i waha się od kilkuset do 20 sekund. Dłuższe czasy nie są możliwe, ponieważ w przeciwnym razie obraz będzie bardzo zaszumiony (rozmazany). Podczas tego dość długiego czasu naświetlania wskazane jest posiadanie statywu do swojego projektu. Ponadto ręce muszą być wolne, aby skorygować czas ekspozycji, pracując na klawiaturze komputera i rejestrując udane obrazy. Należy zauważyć, że kryształ chipa DRAM jest bardziej wrażliwy na czerwone widmo zakresu optycznego niż na niebieskie; być może ma dobrą czułość widmową w widmie promieniowania podczerwonego (niewidzialnego). Oprogramowanie Inicjalizacja i odczyt układu pamięci odbywa się za pomocą programów asemblera, które są wstawiane do programów Turbo-Pascala. Inicjalizacja Procedura INITRAM inicjalizuje układ scalony. Ponieważ obecność ładunku w komórkach pamięci mikroukładu NEC 4164 odpowiada logicznej „1”, „1” jest wstępnie zapisywane we wszystkich komórkach. Aby sterować układem DRAM, wymaganych jest wiele złożonych sygnałów zegarowych.
Najpierw licznik adresu wiersza jest ustawiany na wejściu adresowym mikroukładu. W takim przypadku wejście ZAZ zostanie ustawione na „0” - dozwolone jest ustawienie adresu linii. Następnie podawany jest adres kolumny, wejście Din ustawiane jest na żądaną wartość (w naszym przypadku wszystkie komórki są ustawiane na „1”), następnie wejście CAS jest ustawiane na „0”. Pamięć DRAM przyjęła teraz adres kolumny i bity danych. Proces ten powtarza się dla wszystkich 32768 1 lokalizacji pamięci; Teraz układ DRAM jest inicjowany, wszystkie kondensatory są naładowane (zapisane „XNUMX”). Następnie mija pewien okres czasu, podczas którego kryształ pamięci chipa zostaje napromieniowany. Po upływie tego czasu informacje są odczytywane z komórek pamięci, natomiast komórki podświetlone zmienią swój stan (podświetlone kondensatory szybciej się rozładowują). Czytanie informacji Odczyt informacji z kryształu pamięci odbywa się za pomocą procedury LESERAM. Odbędzie się to analogicznie jak w procedurze INITRAM. Zawartość każdej komórki pamięci zostanie zapamiętana, a następnie przekształcona w obraz. W takim przypadku poprawiane są błędy lokalne. Odpowiednio każde 8 bitów jest łączonych w bajty. Do utworzenia obrazu potrzeba 4096 bajtów, ponieważ wykorzystywana jest tylko połowa układu pamięci. Dane te zostaną następnie przekazane do programu głównego. Program korekcyjny wyrównuje różną czułość poszczególnych pikseli. (Komórki pamięci na krawędziach czujnika są bardziej czułe niż obszar centralny.) Ponieważ pomiędzy obiema środkowymi matrycami jest niewielka przerwa (dla NEC 4164!), dostępny jest także drugi program korekcyjny. Oddziela obie połowy obrazu o 5 pikseli i racjonalnie wypełnia powstały interwał. W niektórych przypadkach bardziej racjonalne jest porzucenie tej korekty lub ulepszenie algorytmu przetwarzania. Trzy programy INITRAM (inicjalizacja), LESERAM (odczyt) i korekcja zawarte są w procedurze „Naświetlenia” i są niezbędne do utworzenia przedziału czasowego na naświetlanie matrycy i zarejestrowania informacji o obrazie. Procedura „ANZEIGE” służy do szybkiego wyświetlenia obrazu z karty VGA. W tym przypadku informacje o obrazie wprowadzane są bezpośrednio do pamięci wideo, co znacznie przyspiesza wynik. Niestety odległości pionowe poszczególnych komórek pamięci ulegają podwojeniu, co tłumaczy się procedurą kompensacji w programie wyświetlającym. Jeśli używasz innych adapterów graficznych, może być konieczne dostosowanie tej procedury. Procedury „SPEICHERN” (Zapis) i „LESEN” (Odczyt) rejestrują i odpowiednio zapisują obraz w formacie BMP i zrzucają go na dysk twardy. Inne programy Programy omówione powyżej są używane przez inne programy użytkowe. Program KUCKUCK jest ze wszystkich najważniejszy; Rejestruje pojedyncze obrazy, jak również serie obrazów w 2, 4 lub 10 poziomach jasności. Bieżący obraz jest zawsze widoczny na monitorze i można go zapisać za pomocą spacji. W zasadzie aparat oczywiście akceptuje tylko obrazy z 2 poziomami (czarno-biały), istnieje jednak możliwość wielokrotnego naświetlania obrazów półtonami (odcieniami szarości).
Pojedyncze ekspozycje obrazów rastrowych są zapisywane sekwencyjnie w plikach (odpowiednio .3 i „.9”), a następnie konwertowane do dalszej obróbki przez programy „Grau3”, „Grau4” i „Dither”: „Grau3” tworzy 3 pojedyncze ekspozycje bitmapy z 4 poziomami jasności. (4 bity informacji na piksel, podczas gdy używane są tylko kolory 0, 7, 8 i 15, a zatem poziomy czerni, jasnoszarego, ciemnoszarego i bieli. Do szybkiego przetwarzania obrazów rastrowych na ekranie wymagana jest kolejna konwersja: „ Program Grau4" konwertuje te same dane wejściowe w taki sam sposób jak "Grau3", tyle że w innym formacie. Dziewięć pojedynczych ekspozycji dla pliku „.9” jest konwertowanych przez program „Dither” na obraz czarno-biały (odpowiednio 3-krotność szerokości i wysokości oryginału). W wyniku ekspozycji każdy piksel na dziewięciu obrazach dla każdego punktu utworzy matrycę losowych rozkładów o wymiarach 3x3 pikseli. Do przeglądania utworzonych sekwencji obrazów służy program „FilmAb” (Video Clip), które z kolei zostały utworzone przez program „KUCKUCK”. W ten sposób można tworzyć krótkie „klipy wideo” z 2 lub 4 poziomami jasności i można wybrać dowolną kolejność oglądania. Ponieważ format 128x256 pikseli okazuje się dość duży, zwłaszcza długość wierszy jest dwukrotnie dłuższa niż kolumn, można zastosować „format pół” o rozdzielczości 128x128 pikseli. Przede wszystkim uruchamiając program „FilmAb” (Video Clip), należy racjonalnie załadować tę opcję, aby zaoszczędzić miejsce na dysku. Powstałe pojedyncze obrazy można przetwarzać w programach Windows, takich jak Paintbrush. Lista poszczególnych procedur i programów: - VIDEO.INC zawiera procedury wysokiego poziomu: - INITRAM, INITRAM2: Inicjalizacja układu D4164 w pełnym i odpowiednio połowie formatu. - LESERAM, LESERAM2: odczyt informacji o obrazie. - ANZEIGE: szybkie wejście na kartę VGA. - LESEN: 2-kolorowy plik bitmapy, 128x256 i 128x128 pikseli. - SPEICHERN: dane bitmapowe, format jako odczytane - KUCKUCK: Nagrywanie w dwóch formatach - 2, 4 lub 10 poziomów jasności. - GRAU3: Generuje 4-kolorowy plik BMP z 3 pojedynczych ekspozycji (.3" -> ".BMP"). - GRAU4: Dane są generowane z informacją dla 4. bitu karty VGA („.3” -> „.4”). - DITHER: Z 9 pojedynczych ekspozycji tworzone są 2 kolorowe obrazy („.9” -> „.BMP”). - FILMAB: 2 lub 4 kolorowe mapy bitowe są łączone w film (nadając nazwę: "nazwa. BMP"). Literatura: - Datenblatt IS 32 Optic Ram, technologia Micron Komplet oryginalnej dokumentacji w pliku kuckuck.zip (283 kB) Notatka tłumacza Ta praca, sądząc po dacie powstania plików, powstała w 1992 roku, kiedy nawet 486 komputerów było bardzo fajną rzeczą. Być może będziesz musiał dostosować oprogramowanie do nowoczesnych komputerów. Może się okazać, że port równoległy komputera nie będzie musiał być modyfikowany (nie chcę stracić drukarki :-). Co do zastosowanych mikroukładów: - widocznie nie będzie łatwo znaleźć NEC DRAM (jeszcze takiego nie znalazłem w śmietniku), a MS innej firmy może nie mieć metalowej nakładki. Jak więc dostać się do kryształu? Ogólnie uważam, że ten artykuł jest tylko punktem wyjścia do eksperymentowania z tym interesującym problemem. В Plik źródłowy jest jeszcze kilka plików tekstowych. Spróbuję je też przetłumaczyć. Autor: Martin Kurz, przekład Nikołaj Bolszakow, rf.atnn.ru
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Charyzma lidera szkodzi firmie ▪ Elektryczny crossover Tata Curvv ▪ Największa fabryka elektroniki mocy z węglika krzemu ▪ Rośliny do oczyszczania powietrza na stacjach kosmicznych ▪ Dwujęzyczność poprawia rozwój mózgu u dzieci
▪ sekcja serwisu Najważniejsze odkrycia naukowe. Wybór artykułu ▪ artykuł Kłam jak siwy wałach. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak powstała ropa? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Wędkarz Airhod. Transport osobisty ▪ artykuł Odbiornik VHF FM na chipie KXA060. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony