基于FPGA的CCD驱动设计
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FPGA(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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