新型数字CCD相机及其图像数据传输卡设计

２ 数字ＣＣＤ相机图像数据传输卡的设计实现

在应用系统中，数字ＣＣＤ相机图像数据传输卡的主要任务是产生相机工作所需的输入信号，解译相机的输出信号，使相机在电控方式下工作并实时、正确地抓取相机输出的图像数据，在相机和计算机内存之间建立硬件传输通道。为了适应数字ＣＣＤ相机数据传输速率的不断提高，早期基于ＩＳＡ总线的图像数据传输卡正逐步向基于ＰＣＩ总线的传输卡过渡。

２．１ 图像数据传输卡电路说明

笔者设计开发的适用于ＤＡＬＳＡ公司ＣＡ－Ｄ７－１０２４Ｔ型数字ＣＣＤ相机的图像传输卡的原理框图如图２所示。

驱动转换接口电路对相机与传输卡间的接口信号进行ＲＳ４２２和ＴＴＬ电平间的相互转换；双口ＲＡＭ为帧存储器，经编程控制可将相机输出的一帧图像数据写入，或经ＰＣＩ桥读出图像数据至内存。采用帧存储器可以实现多个相机同时曝光，图像数据分时通过计算机总线写入内存。ＦＰＧＡ时序发生器用来产生双口ＲＡＭ的地址线、读写控制线以及相机和传输卡正常工作所需的联络信号。ＰＣＩ接口芯片是计算机与双口ＲＡＭ及ＦＰＧＡ间的桥梁，在它们之间实现数据、控制信号的传输，并可通过初始化设置，实现ＰＣＩ协议提供的各种传输模式。

２．２ ＦＰＧＡ时序逻辑发生器设计

本图像数据传输卡采用ＡＬＴＲＡ公司生产的ＦＰＧＡ芯片ＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４－１５作为时序逻辑发生器。通过在系统编程（ＩＳＰ）使其实现一个２０位计数器、一个１位计数器、两个锁存器及十几个非标逻辑门的功能。其中２０位计数器给１Ｍ×４Ｂｉｔ的帧存储器提供地址；１位计数器用来对卡上的３０ＭＨｚ时钟信号进行二分频，产生１５ＭＨｚ的ＶＣＬＫ信号；两个锁存器分别输出行同步和场同步信号；逻辑门用来实现信号的与、或、非等逻辑运算。

ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ＋ＰＬＵＳⅡ编程仿真工具软件，可对ＦＰＧＡ芯片进行在系统编程、仿真、调试，大大提高了传输卡设计的灵活性和对不同型号相机的适应能力，缩短了传输卡的研发周期。使用ＡＨＤＬ编程语言对ＦＰＧＡ芯片进行在系统编程，程序文件的主体如下：

ＢＥＧＩＮ

ＨＳＹＮＣ ＝ ｌｐｍ＿ｆｆ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ２．ｑ０．．０

ｌｐｍ＿ｆｆ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ２．ｃｌｏｃｋ ＝ ＦＶＡＬＴ＆ＳＴＲＯＢＴ＆ＬＶＡＬＴ＆

ＧＰ５　 ＃ ＧＰ５＆ＶＣＬＫ

ｌｐｍ＿ｆｆ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ２．ｄａｔａ０．．０ ＝ ＨＳＹＮＮ

ＶＳＹＮＣ ＝ ｌｐｍ＿ｆｆ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ３．ｑ０．．０