[发明专利]一种用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统及方法

权利要求书

1.一种用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，包括交互设备(1)、光谱分析仪(2)和ZYNQ信号处理系统(3)，其中光谱分析仪(2)用于对采集的白光干涉信号做光谱测量，并向ZYNQ信号处理系统(3)发送光谱数据，ZYNQ信号处理系统(3)对数据处理与间隙解调，并将检测结果传送到交互设备(1)，实现对检测结果的实时观察，其特征在于，ZYNQ信号处理系统(3)可划分为主控制器和功能模块；

所述主控制器，采用的是Xilinx的ZYNQ-7000系列FPGA芯片，该芯片包含PS端ARM处理器片上系统与PL端可编程逻辑，可在单芯片上实现双核心硬件架构的功能，该PL端处理模块(32)基于可编程逻辑资源实现，该ARM端处理系统模块(33)基于ZYNQ芯片中的ARM处理器片上系统实现；

所述功能模块包括：

A/D数据采集模块(31)，用于对光谱分析仪输出的原始光谱信号进行采样，将其转换成数字信号，发送给PL端处理模块(32)；

PL端处理模块(32)，用于接收A/D数据采集模块(31)发送的初始信号，对采样得到的数字信号依次进行数字下变频、小波分解、阈值处理、波形重构处理与间隙解调，并将光谱数据与间隙解调结果通过直接内存存取DMA，由AXI总线发送给ARM端处理系统模块(33)；

ARM端处理系统模块(33)，用于对系统进行上电初始化配置，以及接收PL端处理模块(32)发送的数据，将其存储并将检测结果通过通信控制模块(32)传至交互设备(1)以进行显示；

通信控制模块(34)，用于ARM端处理系统模块(33)与交互设备(1)的数据通信和交互控制，以及PL端处理模块(32)与ARM端处理系统模块(33)的AXI总线控制和中断传输，实现对控制信号、光谱信号和测量结果的传输。

2.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，所述ARM端处理系统模块(33)外挂两片4GB容量的DDR3存储器芯片和一片用于存储镜像文件的16GB SD。

3.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，所述A/D数据采集模块(31)采用TI公司的一款8通道、24位同步采样、144K采样率的ADS1278芯片。

4.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，ARM端处理系统模块(33)对系统进行上电初始化配置，包括：对电源模块上电顺序的控制、直接内存存取DMA的初始化、时钟芯片的初始化和A/D芯片的初始化。

5.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，所述通信接口模块(34)实现ARM端处理系统模块(33)与交互设备(1)间的数据传输和通信交互，并通过AXI总线控制和中断控制，实现PL端处理模块(32)和ARM端处理系统模块(33)间控制信号、光谱信号和测量结果的传输。

6.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，所述PL端处理模块(32)包括：

小波分解子模块(321)，用于实现对光谱数据的抽取和小波分解操作；

阈值处理子模块(322)，用于根据小波级数的不同，对各级小波分量进行阈值去噪；

波形重构子模块(323)，用于对阈值处理子模块(322)处理后的数据进行波形重构；

间隙解调子模块(324)，用于对波形重构子模块(323)处理后的数据根据峰-峰值法和互相关算法进行间隙计算，并检测求得间隙值。

7.根据权利要求1所述的用于近场光刻机间隙检测的ZYNQ处理系统，其特征在于，ARM端处理系统模块(33)包括：

初始配置子模块(331)，用于实现系统的初始化配置及对PL端处理模块(32)处理时所需数据进行DDR预存储；

数据存储子模块(332)，用于对PL端处理模块(32)所得到并传输来的光谱数据、检测状态与检测结果进行数据存储；

交互显示子模块(333)，用于对PL端处理模块(32)处理后的光谱数据、检测状态与检测结果的显示。