DDS技术的电磁阀检测平台的设计

COM 矩阵（控制上极板的参数）。

由于上极板并不能提供每个像素点的精确控制，整个极板在同一帧时是等电势的，因此VCOM矩阵大小为N*1*1.其中N 的含义和VCOM 的含义与WF 矩阵中含义类似，即VCOM 的每个值代表在该帧要加在上级板上的电压值。与waveform 不同的是，VCOM 矩阵中还有一个停止位，其含义为：

当某帧含有停止位时，该帧为停止帧，此时，屏幕将不再继续刷新。由于两个二进制位可以表示4 个字，可以用11 表示停止位。因此也可以用两个二进制位代表一个VCOM 中的值，也可以将矩阵压缩至原来的1/4,以减少数据传输量。

通过上下极板的控制矩阵便可得到极板间的电压，其关系为：

图1 为它们之间的关系，由图可知，极板间的电压将会有+2V,+V,0,- V,- 2V五个值。

（3）测试图像数据。

首先，为了通过配置WF 矩阵和VCOM 矩阵来测试屏幕的显示效果，必须让电子纸显示不同的图像，因此需要将不同的图像数据传递给控制器端。其次，由于屏幕刷新只涉及屏幕当前显示的图像和屏幕希望显示的图像，而屏幕当前显示的图像可以保存在控制器端的固定存储中，因此每次传递给硬件的图像数据只需是希望显示图像的数据。再者，由于当前测试的屏幕能显示的最大灰阶为16,因此只需要16 阶灰度图片的图像数据即可。

由于16 阶灰度图像为索引图像，其调色板的信息一般是固定的，因此只需要传递灰度图像的索引数据。

3 测试参数评价标准

根据以上的参数设计，屏幕测试的主要目的是如何减少刷新所需的帧数，同时改善屏幕的显示效果。下面将对测试的结果提出一些量化的参数，以显示不同测试参数的优劣，供测试人员参考。

首先，可以定义响应时间，即要经过多久才能完成一次屏幕的刷新。这个参数的获取比较简单，根据下式就可以实现：

其中，T 代表响应时间，N' 代表实际需要刷新的帧数，这和传递给屏幕的帧数N 不一样，N' 是减去后面那些全部为0 的帧得到的，t 为每帧持续时间。

根据ISO12646 提出的关于软打样的标准，其包括测试屏幕的分辨力、均匀性、几何精度、白点和黑点的亮度等的方法。这些参数及测试方法都可以运用到电子纸屏幕的测试中，只需将测试方法中提到的图片作为测试图像，然后再观察屏幕显示的结果。由于有指定的硬件设备可以测出电子纸屏幕上各像素点的灰度值，这样可以使测试结果更可靠。

可以利用图2 中的图像进行测试，其可以测试测试参数中所有值的优劣，另外可以测试当前参数设置下，屏幕能够显示的最大灰阶（由于灰度图片不便于印刷显示，图2 仅显示了图片的灰阶，0~f 分别表示0~15 灰阶）。

4 系统设计

系统分为两部分，PC 端程序和控制器端程序，其中PC 端部分主要负责参数的编辑和显示，并将编辑好的参数以规定的格式发送到控制器端；控制器端主要负责接收PC 发送过来的参数，如果数据接收完毕之后，一方面，通过数据发送模块将校验和发送给PC 端，确保数据传输的准确性，另一方面，通过显示控制模块，利用控制参数将测试图像显示到电子纸屏幕上，此后，可以通过肉眼观察或利用专门的硬件检测参数的效果。

由于软件端程序实现技术比较成熟，下面侧重介绍控制器端程序的设计和通信协议的设计。

（1）通信协议。

本系统采用RS- 232 串口通信协议进行数据的传输，为了保证数据传输的正确性，采用校验和机制对每次接收的数据进行校验。一次通信传输的流程图如图3 所示，其中第1~3 组数据分别为WF 矩阵、VCOM 矩阵和测试图像数据。

由于数据在传送过程中难免出现错误，而测试中的参数出现错误，比如缺少一个比特，这将对测试过程产生很大的影响。因此有必要对接收的数据进行校验，当校验和不匹配时通知用户重新进行数据传输。校验和的具体计算方法如下：

其中，N 代表一个传送阶段接收的字节数。求和时采用字节加法，即求和过程中任何超出数据表示范围的数据高位自动丢弃，仅保留低8 位。求完之后，将结果的低4 位作为校验和的高4 位，将接收到的字节计数的低4 位作为校验和的低4 位。这样能够检测到传输过程中的比特差错和字节差错。

（2）控制器端程序。

控制器端程序采用Altera 公司CyclONe 系列的FPGA 芯片作为主控芯片。在Quartus II 集成开发环境下，采用Verilog HDL 语言进行开发，并利用ModelSim 进行仿真，通过JTAG 电缆将编译好的程序下载到FPGA 芯片中执行。

控制器端程序模块和实现时采用的主要技术如下：

数据接收模块：此模块接收PC 端发送过来的参数，传递给信号转换模块，并在每个传送阶段结束后计算校验和。此模块实现了串口数据接收器，利用计数器对输入时钟分频，采用过采样和滤