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基于FPGA的CCD驱动设计

作者:时间:2010-08-16来源:网络收藏
电荷耦合器件()作为新兴的固体成像器件即图像传感器,具有体积小,重量轻,分辨力高,噪声低,自扫描,工作速度快,灵敏度高,可靠性好等优点,受到人们的高度重视,广泛应用于图像传感、景物识别、非接触无损检测、文件扫描等领域。驱动电路的实现是应用技术的关键问题。以往大多是采用普通数字芯片实现驱动电路,CCD外围电路复杂,为了克服以上方法的缺点,利用VHDL硬件描述语言.运用技术完成驱动时序电路的实现。该方法开发周期短,并且驱动信号稳定、可靠。系统功能模块完成后可以先通过计算机进行仿真,再实际投入使用,降低了使用风险性。

1 硬件设计
CCD的硬件驱动电路系统的核心器件是SPARTAN系列芯片XC3S50;CCD采用Atmel公司的CCDTH7888A图像传感器;CCD驱动脉冲由XC3S50提
供,脉冲信号产生后由驱动模块对脉冲电压进行变换使其符合TH7888A的驱动电压要求。CCD像素输出电压经过A/D转换模块处理电路VSP2272芯片的处理得到数字信号,最后为了方便传输和方便后续模块对数字信号的处理将数字信号由TTL电平转换成LVDS电平进行输出,整个系统如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191617.htm


1.1 TH7888A简介
CCD图像传感器采用THOMSON公司生产的TH7888A。它是一种高性能的帧转移面阵CCD器件,采用四相脉冲驱动工作,并提供电子快门的功能;同时,它具有2种输出的模式:单路输出和双路输出。其主要的性能参数如下:
光敏区和存储区均为1024×1024像素;速度可以达到30 images/s以上;像元尺寸为14 mm×14 mm;感光区面积为14.34 mm×14.34 mm;光谱波长范围在400~700 nm之间;像元输出频率为20 MHz。
1.2 XC3SC50简介
XC3S50属于XILINX公司SPARTAN3系列的(现场可编程逻辑门阵列),是一种高性能器件,其特点是:器件运用90 μm加工技术;具有高性能低功耗的特点;逻辑密度达1 728个可用门;3路电源供电即I/O端口供电为1.2~3.3V,核心供电1.2V,辅助功能供电2.5V;带有2 KB容量分布式RAM和7KB容量的BLOCK RAM,高级的逻辑时钟管理功能。Ahera公司QuartusⅡ开发系统提供应用设计支持。

2 软件设计
CCD驱动时序用VHDL描述。VHDL是可以描述硬件电路功能、信号连接关系的语言,其具有比电路原理图更有效地表示硬件电路的特点。由于它与硬件电路无关等优点,用来设计电路时可大大提高开发效率。
由芯片的结构可以知道,CCD的1个周期分成感光和转移2个阶段,如图2所示。


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关键词: FPGA CCD 驱动设计

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