一种基于DMD的光刻设备数据传输系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DMD的光刻设备数据传输系统，包括计算机和DMD板卡，所述DMD板卡包括USB接口芯片、FPGA芯片、DDR2和DMD芯片组；所述计算机作为系统中的上位机，通过发送指令控制DMD板卡进行图像显示，同时完成对矢量图形文件的解析和数据初步处理，在处理后将数据指令经由USB接口芯片发送给FPGA芯片；所述USB接口芯片用于连接USB接口和FPGA芯片，接收计算机通过上位机软件发送的数据和指令并发送给FPGA芯片；所述FPGA芯片用于接收矢量图形数据，对其进行光栅化处理后生成的位图图像数据并存储于DDR2，将存储的图像数据读取出来发送给DMD芯片组；所述DMD芯片组用于数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。式实现灰度图像的显示。式实现灰度图像的显示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DMD的光刻设备数据传输系统及其方法


[0001]本专利技术属于数据传输
，尤其是涉及一种基于DMD的光刻设备数据传输系统及其方法。

技术介绍

[0002]DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)是德州仪器开发的一种将光机械和电子机械相结合的MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System微机电系统)器件，DMD是DLP(Digital Light Processing，数字光处理)技术的基础
[1]。DMD有两种稳定状态，通过两种状态下微镜的偏转方向来控制光路的“打开”和“关闭”[1]。DMD技术因其具有反射效率高，分辨率高，对比度高，稳定性好，刷新速度快等优点被用于数字光刻领域
[2]。
[0003]在使用DMD时，需要先将图像数据从上位机中传送到DMD板卡上，由于使用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)来控制DMD芯片组和传输数据，而FPGA运用方法灵活，能够通过多种接口完成数据交互。周浩等在上位机中对n位灰度图像进行拆分，分解为n张二值图像，再通过USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)将数据传送给板卡上的CY7C68013A芯片，CY7C68013A芯片再将数据传送FPGA，并经FPGA将数据缓存至DDR2(Double Data Rate 2，第二代双倍数据率)内存
[3]；池文明与文献[3]中方法类似，其在存储图像时，便存储n张二值黑白图像，上位机直接依次读取、发送n张二值黑白图像
[4]；宋振清在传送图像数据时利用DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)和HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)两种视频传输接口，接受上位机的视频数据，将接受到的视频图像数据转换成位图图像数据进行存储
[5]。
[0004]上述传输方法虽然传输数据的形式略有不同，但都是传输位图图像，数据量很大，文献[3]和文献[4]直接通过上位机或者人工手动的方式对灰度图像进行分拆，没有减小需要传输的数据量，文献[5]利用视频传输接口进行图像数据，虽提高了传输速度，但需要额外增加DVI和HDMI接收芯片，增加了系统成本。
[0005]以下为上述背景中涉及到的文献名称：
[0006][1]Texas Instruments.DMD 101：Introduction to Digital Micromirror Device(DMD)Technology[EB/OL].https：//www.ti.com.cn/cn/lit/pdf/dlpa008,Feb,2018.
[0007][2]唐志方,牟达,杨旭,等.基于DMD的数字光刻定焦变倍投影系统设计[J].长春理工大学学报(自然科学版),2019,42(02)：56
‑
60.
[0008][3]周浩,张涛,崔文楠.基于数字微反射镜器件(DMD)灰度显示帧频提高技术研究[J].科学技术与工程,2014,14(21)：257
‑
261.
[0009][4]池文明.用于光刻成像的DMD图像曝光方法研究与实现[D].电子科技大学,2017.
[0010][5]宋振清.DMD高帧频动态场景模拟器控制系统设计[D].西安电子科技大学,2017.。

技术实现思路

[0011]本专利技术目的是提供一种基于DMD的光刻设备数据传输系统及其方法，将传输位图图像数据更换为传输矢量图形数据，在FPGA芯片中将矢量图形数据通过光栅化的方法生成位图图像数据，在减小传输数据量的同时不会增加系统成本，而且能够充分利用FPGA芯片能够完成并行运算的优点。
[0012]本专利技术的技术方案是：一种基于DMD的光刻设备数据传输系统，包括计算机和DMD板卡，其中所述DMD板卡包括USB接口芯片、FPGA芯片、DDR2和DMD芯片组；
[0013]所述计算机作为系统中的上位机，通过发送指令控制DMD板卡进行图像显示，同时完成对矢量图形文件的解析和数据初步处理，在处理后将数据指令经由USB接口芯片发送给FPGA芯片；
[0014]所述USB接口芯片用于连接USB接口和FPGA芯片，接收计算机通过上位机软件发送的数据和指令并发送给FPGA芯片，同时读取FPGA芯片中的数据发送给计算机；
[0015]所述FPGA芯片用于接收矢量图形数据并对其进行光栅化处理，然后将光栅化后生成的位图图像数据存储于DDR2，并在驱动DMD芯片组进行显示时，将存储的图像数据读取出来发送给DMD芯片组；
[0016]所述DDR2用于进行系统中数据的存储；
[0017]所述DMD芯片组用于数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。
[0018]作为优选的技术方案，所述FPGA芯片包括数据接收存储电路、DDR2读写电路、FIFO存储器、光栅化电路和DMD显示驱动电路；
[0019]其中所述数据接收存储电路用于接收上位机发送的图形矢量数据；
[0020]所述DDR2读写电路接收数据接收存储电路对DDR2内存的写地址和写数据，并将数据写入相应的地址中；当DDR2读写电路接收到光栅化电路和DMD显示驱动电路的读写信号时，将数据依次写入约定好的地址中，或者从约定好的地址中依次读出相应数据；
[0021]所述FIFO存储器用于跨时钟域数据的缓冲；
[0022]所述光栅化电路，在DDR2读写电路读取图形矢量数据后，对其进行光栅化操作生成位图图像数据；
[0023]所述DMD显示驱动电路完成与DMD芯片组的数据传输与指令发送，控制DMD芯片组进行数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。
[0024]作为优选的技术方案，所述DMD芯片组包括DMD器件、用于驱动DMD器件的DMD控制芯片、用于给DMD器件提供电源的DMD电源管理芯片、以及用于存储数据的固件存储芯片。
[0025]一种基于DMD的光刻设备数据传输方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1：通过计算机的上位机软件将矢量图形数据文件读入并进行解析，在解析完成后进行数据初步处理，得到与FPGA芯片进行数据传输相匹配的数据格式；
[0027]步骤2：将数据经由USB接口芯片发送给FPGA芯片进行数据处理，然后将光栅化后生成的位图图像数据通过DDR2进行存储；
[0028]步骤3：FPGA芯片控制DMD芯片组进行数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。
[0029]作为优选的技术方案，步骤1中上位机软件对矢量图形数据文件进行初步处理，具
体步骤如下：
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DMD的光刻设备数据传输系统，其特征在于，包括计算机和DMD板卡，其中所述DMD板卡包括USB接口芯片、FPGA芯片、DDR2和DMD芯片组；所述计算机作为系统中的上位机，通过发送指令控制DMD板卡进行图像显示，同时完成对矢量图形文件的解析和数据初步处理，在处理后将数据指令经由USB接口芯片发送给FPGA芯片；所述USB接口芯片用于连接USB接口和FPGA芯片，接收计算机通过上位机软件发送的数据和指令并发送给FPGA芯片，同时读取FPGA芯片中的数据发送给计算机；所述FPGA芯片用于接收矢量图形数据并对其进行光栅化处理，然后将光栅化后生成的位图图像数据存储于DDR2，并在驱动DMD芯片组进行显示时，将存储的图像数据读取出来发送给DMD芯片组；所述DDR2用于进行系统中数据的存储；所述DMD芯片组用于数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。2.根据权利要求1所述的DMD的光刻设备数据传输系统，其特征在于，所述FPGA芯片包括数据接收存储电路、DDR2读写电路、FIFO存储器、光栅化电路和DMD显示驱动电路；其中所述数据接收存储电路用于接收上位机发送的图形矢量数据；所述DDR2读写电路接收数据接收存储电路对DDR2内存的写地址和写数据，并将数据写入相应的地址中；当DDR2读写电路接收到光栅化电路和DMD显示驱动电路的读写信号时，将数据依次写入约定好的地址中，或者从约定好的地址中依次读出相应数据；所述FIFO存储器用于跨时钟域数据的缓冲；所述光栅化电路，在DDR2读写电路读取图形矢量数据后，对其进行光栅化操作生成位图图像数据；所述DMD显示驱动电路完成与DMD芯片组的数据传输与指令发送，控制DMD芯片组进行数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。3.根据权利要求1所述的DMD的光刻设备数据传输系统，其特征在于，所述DMD芯片组包括DMD器件、用于驱动DMD器件的DMD控制芯片、用于给DMD器件提供电源的DMD电源管理芯片、以及用于存储数据的固件存储芯片。4.一种基于DMD的光刻设备数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过计算机的上位机软件将矢量图形数据文件读入并进行解析，在解析完成后进行数据初步处理，得到与FPGA芯片进行数据传输相匹配的数据格式；步骤2：将数据经由USB接口芯片发送给FPGA芯片进行数据处理，然后将光栅化后生成的位图图像数据通过DDR2进行存储；步骤3：FPGA芯片控制DMD芯片组进行数据加载、微镜复位、块清零操作，并通过PWM脉冲宽度调制方式实现灰度图像的显示。5.根据权利要求4所述的DMD的光刻设备数据传输方法，其特征在于，步骤1中上位机软件对矢量图形数据文件进行初步处理，具体步骤如下：步骤11：读取以ASCII方式存储的矢量图形数据文件，且该矢量图形数据文件为DXF文件；步骤12：将DXF文件中ASCII码转换为浮点数据；
步骤13：对有负数的矢量数据整体进行坐标平移；步骤14：遍历坐标数据，得到图像尺寸；步骤15：将坐标数据转换为整数，然后通过USB接口发送给DMD板卡，经过USB接口芯片转发给FPGA芯片进行处理。6.根据权利要求5所述的DMD的光刻设备数据传输方法，其特征在于，步骤13中坐标平移的具体步骤如下：选取最小的负数坐标X
neg
和Y
neg
，得到X
neg
和Y
neg
后将所有的坐标加上X
neg
和Y
neg
的绝对值，即平移后坐标为：Xi＝Xi+|X
neg
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)Yi＝Yi+|Y
neg
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。7.根据权利要求5所述的DMD的光刻设备数据传输方法，其特征在于，步骤14中计算图像尺寸的具体步骤如下：于，步骤14中计算图像尺寸的具体步骤如下：在将矢量数据整体进行平移后新的坐标之后，遍历X轴和Y轴坐标，得到坐标最大值X
max
、Y
max
及最小值X
min
、Y
min
；将X轴和Y轴最大值和最小值分别做差，得到图像尺寸，如下式：ΔX＝X
max
–
X
min
ꢀꢀꢀꢀ
(3)ΔY＝Y
max
–
Y
min
ꢀꢀꢀꢀ
(4)。8.根据权利要求5所述的DMD的光刻设备数据传输方法，其特征在于，步骤15中坐标转换的具体步骤如下：(1)若ΔX≤1024且ΔY≥768，即图像尺寸在横纵坐标方向上均小于DMD的像素数，图像在DMD上进行显示时需要进行拉伸，定义拉伸的比例系数K，K的计算公式如下：K＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡丹峰，张林，王加俊，方二喜，邹玮，胡南，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：