嫦娥一号卫星干涉成像光谱仪时序设计

　　0　引言

　　探月工程是继载人航天工程之后我国航天领域又一重大项目.2008年我国首颗月球探测卫星—嫦娥一号卫星圆满完成了绕月探测任务,为我国深空探测领域迈出了里程碑的第一步.干涉成像光谱仪(Interference Imaging Spectrometer,IIS)是嫦娥一号卫星的有效载荷之一,用于获取月球矿物的光谱信息进而反演出全球分布信息[1-2].时序控制模块是整个IIS电子学系统的核心.本文主要论述时序控制模块的技术要求、接口关系、设计实现和实验结果.

　　1　概述

　　时序控制模块主要功能是根据下位机(MCS)传送的IIS工作模式工作和参量数设置指令,产生相应的CCD驱动时序、视频处理时序和输出接口时序,具体要求为:

　　1)实现CCD驱动时序,具有两档曝光控制(140 ms和70 ms)和2 pixel×2 pixel合并功能[3-4];2)实现视频处理时序,具有隔点采样和截短采样两种工作模式;3)根据接口协议实现与大容量存储器和高速复接器的串行接口时序;4)具有足够的时序裕量和可靠性.

　　2　接口关系描述

　　时序控制模块与其它部分接口关系如图1,分为外部时序接口(大容量存储器接口时序和高速复接器接口时序)和内部时序接口(CCD驱动时序、视频处理时序、缓存控制时序).

　　2.1　外部时序接口

　　与时序控制模块有关的外部时序接口有高速复接器时序接口和大容量存储器时序接口.向高速多路复接器(High-speed MUX)输出间断串行时钟(SCLK1)和串行数据(SDATA);向大容量存储器(Large-capacity Storage)输出连续串行时钟(SCLK2)、并行时钟(PCLK)、时钟选通(VALID)、帧同步(VSYN)和串行数据(SDATA).

　　间断串行时钟是发送给高速多路复接器的串行数据的驱动时钟,瞬时频率小于2 MHz,在1.7 ms内传输的数据位不超过4 096 bit.时钟下降沿与数据跳变沿对齐(高速多路复接器以时钟上跳沿作为数据的采样时刻).时钟信号在没有有效数据的期间保持高电平,而数据信号在无效期间不做特别要求.

　　发送给大容量存储器的连续串行时钟是串行数据的驱动时钟,瞬时频率小于2MHz,时钟下降沿与数据跳变沿对齐.由于并不是在所有时刻都能输出有效数据,所以需要一个选通信号来判断当前数据的有效性.选通信号约定为低有效,有效宽度完整包括每个12位有效数据字所对应的12个串行时钟周期,选通的跳变沿与串行时钟的下降沿对齐.并行时钟是串行时钟的12分频率,宽度为1个串行时钟周期的负脉冲信号,其脉冲位于每第12个串行时钟周期处,跳变沿与串行时钟的下降沿对齐.

　　2.2　内部时序接口

　　内部时序主要包括CCD驱动时序、视频处理时序、缓存控制时序和下位机接口时序.