基于USB2．0的非制冷红外热像仪图像处理系统设计

1．2 存储单元

　　经过A／D转化过的数字视频图像，采用YUV格式输出时，需用2 bit表示，在图像处理领域，通常只用1 bit表示黑白图像，为了兼容彩色图像采集模式，数据存储空间按照彩色图像的数据量进行设计。每帧图像为720×576×1*05 000 bit×16 bit，存储器可采用双口FIFO、双口SRAM，但考虑到图像的数据量及成本，采用两片SRAM构成乒乓式存储结构。双缓存结构常用于高速大容量数据传输中。因此采用两片容量为512 kbit×16 bit的SRAM构成乒乓存储单元。这里只截取640×480像素图像，因此采用512 000 bit×16 bit的SRAM是可以完成图像的存储与传输。

　　1．3 数据传输

　　本设计采用Cypress公司的USB2．O控制器芯片CY7C68013，该片集成有包含8．5 kB RAM增强型8051微处理器，4 kB的FIFO存储器，通用可编程接口(GPIF)，串行接口引擎(SIE)和USB2.0收发器。

　　芯片工作在Slave FIFO的接口方式下，在该模式下外部逻辑直接控制接口芯片内部的FIFO。其工作过程是，当USB设备接入计算机时，计算机和USB设备之间产生枚举过程，计算机检测到有设备接入，自动发出查询请求，USB设备回应请求，返回设备的Verdor ID和Product ID，计算机据此装载相应的驱动程序，完成重枚举过程。计算机通过USB发出采集指令后，启动A／D和FPGA，红外图像的一帧经过SAA7114处理送到SRAM，然后通过USB芯片上传给计算机。在上传过程中，两片SRAM分别存储一帧图像的奇偶场，当一片用于存储时，另一片用于传输已存储的图像，如此往复完成实时视频图像采集。

　　1．4 现场可编程门阵列单元

　　FPGA完成的逻辑功能包括：对SAA7114进行配置，将A／D转换后的数字视频流变换成固定分辨率的图像视频流及行场使能信号，控制USB芯片及SRAM存储芯片的读写时序。采用FPGA实现这些功能降低了PCB板的复杂程度，而且提高了系统的灵活性。

2 软件设计

　　本系统的软件由以下3部分组成。

　　2．1 固件程序设计

　　开发USB接口的应用系统最重要的是USB驱动程序和固件程序的编制。Cypress公司的开发包中提供专门的开发系统，为开发固件提供了便利条件。在Cypress的主页上有。EZ-USB开发工具包下载，提供了控制面板程序(ControlPanel)和KeilC51套装软件。在Keil uVision2环境下在Periph．c和Dscr．a5l文件中加入用户代码程序即可实现特定的功能，加快开发进度。固件程序设计主要包括初始化、处理标准USB设备请求以及USB挂起时的电源管理，初始化FIFO及USB端点。CY7C68013具有软配置的特性，当设备与主机连接后，可装载不同的固件使设备呈现不同的特性，方便外设固件的在线升级。

　　设置CY7C68013内部相应的寄存器，使其工作在USB2．0方式下，由固件程序应答USB的传输，而不是USB内核。芯片工作在Slave FIF0接口模式下。

　　框架函数分为3大类：任务分配器(以TD为字首)、标准设备请求分析(以DR为字首)和USB中断处理(以ISR为字首)。