ISPl362在基于FPGA的红外成像系统中的应用

摘要：ISPl362是飞利浦推出的一款USB可编程控制芯片，其内部集成了一个高级主控制器，一个外设控制器，主机和设备控制器兼容USB 2．O协议，支持12 Mb／s的全速传输和1．5 Mb／s的低速传输；芯片有三种工作模式，即主机控制器模式、设备控制器模式和OTG模式。主要针对USB控制芯片ISPl362在基于FPGA的红外成像系统的数据采集中的应用，利用Verilog HDL语言完成其在设备控制器模式下的功能，具有很好的可移植性。
关键词：FPGA；ISP1362；USB接口；固件；Verilog HDL

O 引言
近年来，红外热成像系统已越来越多地应用于军事和工业上，因此对红外图像的研究也成为热点话题。为适应很多实时图像处理方法的需求，图像处理系统对图像数据采集的速度及准确性的要求也越来越高。而传统的接口，如ISA接口、PCI接口、PS／2接口等都是非共享式接口，不但体积庞大，而且规格不一。USB接口克服了传统接口的上述缺陷，具有高速、双向、低成本以及兼容性好、通用性强等优点，已经在IT各个领域得到了广泛的应用。与此同时，各种型号的USB接口控制芯片也应运而生。ISPl362芯片以其成本低、可靠性高、功耗低以及易于扩展等优点，也受到了用户的广泛关注。ISPl362由主机控制器、设备控制器、OTG控制器、USB收发器、OTG收发器和寄存器等组成。其中，OTG控制器主要提供包括监控和转换功能在内的所有OTG控制，在OTG模式下，既可用作主机，又可用作外设，并支持主机通信协议(Host Neg-otiayion Protocol，HNP)和对话请求协议(Ses-sion Request Protocol，SRP)。考虑到以后进一步完善系统的需要，设计中选用此款芯片来完成USB接口的设计。该芯片内部没有集成MCU，设计中采用Altera的现场可编程门阵(Field-Programmabte Gate Arrav，FPGA)中的EP2C70-F672C6来控制芯片的正常运行，操作简单可靠。EP2C70F672C6具有低功耗、高密度以及低成本等优点，可提供4 608～68 416个逻辑单元，包括了多达150个嵌入式18×18位乘法器、专用外部存储器接口电路，最高操作频率可达到260 MHz。基于以上原因的考虑，选用此款FPGA芯片来实现红外成像系统中的各项功能。

l 红外成像系统
红外成像系统的功能框图如图1所示。整个系统功能在FPGA上实现。系统上电后，FPGA进行配置，红外焦平面探测器在驱动信号的作用下响应红外目标辐射，将辐射信号转变为模拟电压信号输出；A／D转换模块将模拟电压信号转变为数字信号，经非均匀性校正、盲元处理等过程，将数据存入FPGA外部存储器中。本工作的主要任务就是把存储器中的数据通过USB接口传输到PC机，以便于根据需要对数据做进一步的处理工作。