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摘要:針對(duì)kodak公司的前照明行間轉(zhuǎn)移型面陣ccd kai-0340,對(duì)其驅(qū)動(dòng)要求進(jìn)行詳細(xì)的分析,設(shè)計(jì)滿足ccd所需偏置電壓的供電模塊;搭建ccd時(shí)序脈沖驅(qū)動(dòng)器電路;利用xilinx公司的可編程邏輯器件xc2s150來設(shè)計(jì)ccd的驅(qū)動(dòng)時(shí)序。實(shí)驗(yàn)表明,設(shè)計(jì)的ccd驅(qū)動(dòng)電路可以滿足ccd kai-0340的各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)要求。 1、引言 電荷耦合器件(ccd)是一種光電轉(zhuǎn)換式圖像傳感器,它將圖像信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于 ccd 具有集成度高、低功耗、低噪聲、測(cè)量精度高、壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn),因此在精密測(cè)量、非 接觸無損檢測(cè)、文件掃描與航空遙感等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。面陣列ccd成像器件分為 全幀轉(zhuǎn)移(full frame)ccd、幀轉(zhuǎn)移(frame. transfer)ccd、行間轉(zhuǎn)移(interline transfer) ccd 三種類型。行間轉(zhuǎn)移ccd 中的成像區(qū)與存儲(chǔ)區(qū)呈列交錯(cuò),因此不需要機(jī)械快門,速度最 快且能連續(xù)成像;同時(shí)在真正的成品中,會(huì)在每個(gè)像素上加微透鏡從而彌補(bǔ)了填充因子小的缺 點(diǎn)。典型的消費(fèi)級(jí)的相機(jī),一般用的都是行間轉(zhuǎn)移ccd。 ccd器件需要驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)才能
方便,易于在fpga中實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算和流水線結(jié)構(gòu);所以,高速圖像采集系統(tǒng)的速度快、適應(yīng)性好。 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高速圖像采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。它的輸入為標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號(hào),用可編程視頻輸入處理器saa7111進(jìn)行視頻信號(hào)處理。saa7111內(nèi)部集成了強(qiáng)大的圖像色度、亮度處理功能以及多種輸出模式;有32個(gè)工作寄存器,在系統(tǒng)復(fù)位時(shí),必須通過fpga1的ic2總線模塊對(duì)其進(jìn)行初始化。saa7111輸出的圖像數(shù)據(jù)通過fpga芯片進(jìn)行采集與處理,采用xilinx公司的xc2s150芯片。xc2s150是spartan ii系列產(chǎn)品。它基于virtex系列的結(jié)構(gòu),支持所有相關(guān)的特性,具有很高的性能價(jià)格比;采集與處理的圖像數(shù)據(jù)在傳送到計(jì)算機(jī)之前,存儲(chǔ)在高速sram cy7c1049v33中,sram的容量為512k×8bit。與計(jì)算機(jī)通常采用pci總線,由s5933來實(shí)現(xiàn)。s5933是一種功能強(qiáng)大的pci控制器,符合pci2.1規(guī)范。 1.2 工作原理 系統(tǒng)復(fù)位完成fpga程序加載后,先由fpga1的i2c總線模塊對(duì)saa7111初始化,初始化結(jié)束后等待采集圖像的命令。初
)。事實(shí)上在行為級(jí)仿真與后仿真之間還有3個(gè)仿真過程,但一般來說只要能通過后仿真則其他的仿真也就沒有問題。 在后仿真過程中,看一下“portb”的輸出是否與行為級(jí)仿真一致,若一致則測(cè)試通過。如果不一致則必須返回原程序和行為級(jí)仿真,對(duì)時(shí)序進(jìn)行仔細(xì)分析(因?yàn)檫@種情況大都是因?yàn)榧尤胙舆t后原來的時(shí)序發(fā)生改變)。 3 ip核在risc架構(gòu)中的下載實(shí)例 3.1 risc處理器的選擇與指令的測(cè)試 我們選用microchip公司生產(chǎn)的picl6c5x-xilinx spartan2系列中的xc2s150微處理器下載.因?yàn)槠鋐pga芯片架構(gòu)指令與8位risc兼容.能夠很容易實(shí)現(xiàn)risc架構(gòu)之指令集。 risc的測(cè)試激勵(lì)文件是由匯編語言測(cè)試程序翻譯而得到的.例如test3程序測(cè)試循環(huán)移位.test5測(cè)試邏輯操作指令、test8測(cè)試端口等。 testl程序是測(cè)試incf和的decf指令的.行為級(jí)初步測(cè)試中,“portb”輸出為“01”,如3.3中所述,這并不能說明沒有問題接著做行為級(jí)進(jìn)一步測(cè)試 3.2 測(cè)試激勵(lì)程序的加載步驟與驗(yàn)證 選擇“project”萊單中的“news s
為級(jí)仿真與后仿真之間還有3個(gè)仿真過程,但一般來說只要能通過后仿真則其他的仿真也就沒有問題。 在后仿真過程中,看一下“portb”的輸出是否與行為級(jí)仿真一致,若一致則測(cè)試通過。如果不一致則必須返回原程序和行為級(jí)仿真,對(duì)時(shí)序進(jìn)行仔細(xì)分析(因?yàn)檫@種情況大都是因?yàn)榧尤胙舆t后原來的時(shí)序發(fā)生改變)。 3 ip核在risc架構(gòu)中的下載實(shí)例 3.1 risc處理器的選擇與指令的測(cè)試 我們選用microchip公司生產(chǎn)的picl6c5x-xilinx spartan2系列中的xc2s150微處理器下載.因?yàn)槠鋐pga芯片架構(gòu)指令與8位risc兼容.能夠很容易實(shí)現(xiàn)risc架構(gòu)之指令集。 risc的測(cè)試激勵(lì)文件是由匯編語言測(cè)試程序翻譯而得到的.例如test3程序測(cè)試循環(huán)移位.test5測(cè)試邏輯操作指令、test8測(cè)試端口等。 testl程序是測(cè)試incf和的decf指令的.行為級(jí)初步測(cè)試中,“portb”輸出為“01”,如3.3中所述,這并不能說明沒有問題接著做行為級(jí)進(jìn)一步測(cè)試 3.2 測(cè)試激勵(lì)程序的加載步驟與驗(yàn)證 選擇“project”萊單中的“news s