基于ADNS2610的微型飞机速度检测系统设计

3 透镜系统设计
透镜焦距的选择对于整个系统的设计至关重要，因为它决定了微型飞机在使用本测速系统时的高度范围。微型飞机使用光流法测速的场合主要是在近地飞行过程中，因此选用的透镜系统的物距应该适合近地飞行时使用。为了节约成本，选用了电脑上常用的一种摄像头上的透镜系统，其焦距为4mm，其物距范围为几厘米到几米，完全能满足要求。该系统透镜与ADNS2610的感光面的距离是可以连续调节的，这样就可以方便地调节成像的清晰度。
在实际使用过程中，透镜与感光面的距离一旦确定就不再改变。这样虽然随着飞机高度的变化，成像清晰度可能会有所改变，但是只要在限定的高度范围内，成像的清晰度是能够保证的，因此不影响测速，并且还能够简化计算过程。
因为图像的最大移动速度为12inch／s以及透镜焦距为4mm，可以推导出测速时微型飞机的最大相对于地面飞行角速度为76．2 rad／s。

4 软件设计
测速软件包括主控芯片的初始化、位移量的读取、速度的计算这几个模块。系统的初始化主要针对控制芯片MSP430F449的相应控制引脚而言，包括设置I／O端口、输出频率、存储区间等。根据ADNS2610的数据手册，在读数据的过程中，在发送完最后一个地址位后，微控制器的SDIO端口必须进入高阻态。这里把MSP430的相应引脚设置为输入状态，可以满足对微控制器的高阻态要求。程序软件设计的总流程图如图4
所示。

读数据的过程由微控制器来驱动，时序如图5所示。

每条读数据命令包含2个字节，第1个字节代表地址，最高位为O。在数据传输过程中，SDl0的数据在时钟下降沿被设置，在时钟上升沿被接收。在向ADNS2610传输数据的过程中，时钟脉冲和数据的变化之间有一定的时序关系，如图6所示。在地址位传输结束后，微控制器的SDIO端口必须被设置为高阻态，并且串口的时钟必须要有不小于100μs的延迟，如图7所示(图5中的detail“A”)。最后一个数据位传输结束以后，ADNS2610会进入高阻态，这时SCK和SDIO之间的时序关系如图8所示(图5中的detail“B”)。根据时序要求可以看出，如果以读取X和Y方向上移动量各1次为1个周期T，那么周期T大于200μs。

向ADNS2610写数据的时序图如图9所示，也是先传送地址位再传送数据位。其中地址位的最高位为1。SCK和SDIO的信号脉冲时序要求如图6所示。需要注意的是，写数据结束以后，必须延时100μs以上才能够进行下一次读或者写操作。

以X轴为例给出速度的计算过程。传感器的分辨率为400 cpi，所以Delta_X的单位为O．0025inch。如果周期T的单位为s，则：

Y轴的速度计算过程和X轴相同。
图像的解析度是400 counts／inch，图像的最大移动速度是12inch／s，因此最大的计数速度是4800counts／s。Delta_X和Delta_y的绝对值最大为127，因此最大的读数周期为0．0265s。