基于SOPC的检焦图像实时处理系统设计

来源：电子测量技术杂志2022年第9期北京时间：

作者：赵子豪，骆冬根，路美娜，罗环，赵鑫鑫，雷雪枫

单位：1.中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，合肥 230031，中国; 2.中国科学技术大学，合肥 230026，中国; 3.中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，合肥 230031，中国

摘要：针对投影式光刻机检焦系统对图像处理强实时性的需求，以FPGA芯片为载体，设计了一种基于SOPC的检焦图像实时处理系统。首先，使用Microblaze嵌入式软核执行图像处理算法，无需更改硬件架构即可进行系统方案验证和算法调试；然后，采用软硬件协同的方案，将算法移植到FPGA硬件中，实现了检焦流程的加速。FPGA片内通过AXI总线进行软硬件间数据交互，片外通过光纤接口与工件台互连，完成检焦结果的高速上传。实验结果表明，系统运行稳定，完成整个检焦流程需要104μs，软硬件协同实现速度约为软核实现的1700倍。

关键词：检焦;图像处理;SOPC;Microblaze;软硬件协同;AXI总线

基金资助：王宽诚率先人才计划“卢嘉锡国际合作团队项目”（GJTD-2018-15）资助