DLPC347x和DLPC343x 兼容设计

作者:Kevin Shi

1. 概述

TI近期发布了针对于消费级3D机器视觉和3D打印市场的新型控制器-DLPC347x系列。它可以为主流的3D扫描仪和3D打印机带来精确的光控制和超高的图像质量。

新的DLPC347x系列控制器与针对显示市场的DLPC343x控制器类似。两个系列是pin to pin兼容并且只有几个引脚的定义不同。这意味着客户可以做非常少的修改,就可以将用于显示应用的驱动板修改为用于3D机器视觉和3D打印机应用的光控制驱动板。同时两种驱动板也可以实现兼容设计,这会在下文中讨论。

表1是针对不同DMD的DLPC347x系列控制器

表1: DLPC347x控制器以及对应的DMD

DMD 显示应用 光控制应用 控制器数量
DLP2010/DLP2010NIR DLPC3430 DLPC3470 1
DLP3010 DLPC3438 DLPC3478 1
DLP4710 DLPC3439 DLPC3479 2

2. 引脚差别DLPC347x系列控制器和DLPC343x系列控制器是pin to pin兼容的,仅有几个引脚功能不同。表2列出了所有具有不同功能的引脚定义作为参考。详细的引脚功能,请参考ti.com上的对应控制器的数据手册。
 
表2: 引脚差异
引脚名 输入/输出 定义(DLPC347x) 描述
3DR Input Trigger In 高或低有效脉冲,用于显示下一个pattern
GPIO_06 Output Patter Ready 高或低有效,用于表示控制器可以接收trigger in信号
TSTPT_4 Output Trigger Out One 高或低有效,与Vsync同步,最小脉冲宽度为20us
GPIO_07 Output Trigger Out Two 高或低有效,工作在pattern曝光时间
GPIO_05(1) Input NA 主控制器的GPIO_5 需要和从控制器上的GPIO_6相连
TSTPT_2(1) Output NA 主控制器的TSTPT2需要和从控制器上的3DR相连 (基于VINTF,可能会需要电平转换芯片)
 
                   注释:(1)GPIO_05和TSTPE_2只使用与双ASIC情况下的主控制器

3. 兼容设计
对于已经有DLPC343x驱动板设计经验的光机厂商,可以通过做非常少的修改来升级到DLPC347x驱动板。另外,客户可以通过增加额外的选择性跳线实现DLPC343x和DLPC347x系统的自由切换,这可以帮助客户降低研发成本和时间。图1和图2分别是单控制器和双控制器的兼容设计图。

图1: 单控制器设计(1)
 

图2:双控制器设计(1)
 
注释:(1)图1和图2中的红色/蓝色矩阵代表跳线
 
客户可以通过表3中的配置,实现不同驱动板的切换:
表3:DLPC343x和DLPC347x驱动板切换
应用 红色跳线 蓝色跳线
DLPC343x 不安装 安装
DLPC347x 安装 不安装
 
在双控制器的的设计中,主控制器的TSTPT_2和从控制器的3DR信号中间有一个电平转换芯片。值得注意的是是目前从主控制器上TSTPT_2上输出的脉冲信号的脉宽只有25ns,不是所有的电平转换芯片都能在这么短的时间内将信号拉升到需要的电平,因此客户需要选择合适的电平转换芯片来实现正确的功能。
对于系统集成厂商来说,通常只会针对某一特定的应用,可以去除不需要的设计来降低系统尺寸。表4中描述了不同设计中可以删除的冗余设计。图3和图4分别为针对显示应用和光控制应用的简化系统设计。
表4:DLPC343x和DLPC347x驱动板简化设计
 
应用 红色跳线 蓝色跳线
DLPC343x 删除 直连
DLPC347x 直连 删除

图3:DLPC343x显示应用简化系统
 

图4:DLPC347x光控制应用简化系统
 
4. 参考设计
TI已经在ti.com上发布了显示和光控制的EVM和参考设计,客户可以直接下载原理图/PCB/BOM等。表5中列出了相关的参考设计链接,请直接访问下载。
5. 在光控制应用中如何使用这些引脚
DLPC347x常用的光控制模式有Free running模式和Trigger in模式,下文会以这两种常用的pattern模式为例,介绍这些引脚的功能。
Free running模式:
Pattern Sequence配置如图5所示,图6为在DLP3010EVM-LC上实测的对应波形图。
 

图5:Free running模式Sequence配置
 

图6:DLP3010EVM-LC对应波形图
 
在Free running模式中,
  • DLPC347x控制器会产生一个内部的同步信号(Vsync)来触发显示pattern。
  • Trigger out 1信号与该内部产生的Vsync信号同步。
  • Trigger out 2信号与pattern的曝光同步,有效脉冲宽度与pattern的曝光时间相同。
  • 相邻两个pattern之间的暗场时间等于pre-exposure dark time和post-exposure dark time的和。
在3D机器视觉项目中,通常使用trigger out 2来触发相机拍摄,实现投影和相机间的同步。需要注意的是相机的曝光时间需要包含完整的pattern的曝光时间,以防丢失pattern信息。
Trigger In 模式:
Pattern Sequence配置如图7所示,图8为在DLP3010EVM-LC上实测的对应波形图。

图7:Trigger in模式Sequence配置
 
图8:DLP3010EVM-LC对应波形图
 
在Trigger in模式中,
  • 通过发送外部的触发输入信号来控制DLPC347x控制器显示pattern。
  • DLPC347x控制器输出pattern ready信号来通知是否准备好接收外部触发信号,外部触发信号只有在pattern ready信号有效时才会生效。
  • Trigger out 2信号与pattern的曝光同步,有效脉冲宽度与pattern的曝光时间相同。
  • 相邻两个pattern之间的暗场时间等于trigger in的周期与pattern曝光时间的差。这个时间需要大于pre-exposure dark time和post-exposure dark time的和。
在3D机器视觉项目中,外部产生的trigger in信号需要考虑pattern的周期和pattern ready信号的状态,避免在控制器处于忙碌状态的时候输出trigger in信号。

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