基于FPGA的面阵CCD成像系统设计
视频信号处理单元主要完成预放、滤波、相关双采样(CDS)、后置放大以及A／D转换等功能。本文采用集成图像处理芯片VSP2230。VSP22 30是一款集成图像处理芯片，它可以对CCD输出信号进行相关双采样，具有可编程暗电平校正、可编程增益放大器(放大范围为-6～42 dB)、将模拟信号转换为十位的数字信号等功能。
相关双采样(CDS)单元是对每个像元信号采样两次，分别获得参考电平和信号电平，将两个电平值的差作为CCD的输出信号，通过相关双采样可以滤除复位噪声、输出放大器的白噪声以及1／f噪声等。
具体模式见图4，在嵌位脉冲SHP的上升沿采集参考电平信号，在采用脉冲SHD的上升沿采集信号电平。SHP和SHD的位置很重要，对信号质量影响。很大，需要精细调整。ICX415AL芯片的每一行前端有3个哑像元，后端有38个暗像元，通过测量这些像元的电荷量，可以获得该款CCD的暗电平值，将上文的输出信号再减去暗电平值，就可去除暗电流噪声，输出更准确的信号。VSP2230芯片有两个引脚即用来完成该任务，即CLPDM和CPLOB引脚。
在CCD输出暗像元时，将CPLOB置为低电平，其他时候恒为高电平，在CCD输出哑像元时，将CLPDM置为低电平，其他时候置为高电平。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/189623.htm
最后将模拟信号经A／D转换为10位数字信号，输出给FPGA，再经图像采集卡输出至显示设备，即可观看到视频图像。
3 波形仿真结果
本设计采用Altera公司的Cyclone系列的EP1C12F25617芯片，在QuartusⅡ9．1集成开发环境下，运用VHDL语言进行编程，利用Modelsim SE 6．5仿真工具进行仿真，如图5所示，时序满足芯片手册要求。
4 实验结果
将用VHDL语言编写好的程序下载到FPGA中，用示波器检测波形无误后，接上CCD芯片，将图像信号经LVDS采集卡采集后显示于电脑上，如图6所示，由图可知，该CCD成像系统成像效果良好，符合设计要求。
5 结论
在分析了SONY ICX415AL行间转移型面阵CCD的驱动时序的基础之上，提出了基于FPGA的驱动时序发生器的设计方案，并使用VHDL语言实现了该设计方案。整个设计充分结合了FPGA器件的设计简单、调试灵活、性能优越等优点和VHDL语言的硬件描述能力强、便于学习和理解等优点。该CCD相机具有每秒50帧的帧频，适用于观测高速运动的物体，成像效果良好，目前已运用于实际工程中。
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