新型數字CCD相機及其圖像數據傳輸卡設計

２ 數字ＣＣＤ相機圖像數據傳輸卡的設計實(shí)現

在應用系統中，數字ＣＣＤ相機圖像數據傳輸卡的主要任務(wù)是產(chǎn)生相機工作所需的輸入信號，解譯相機的輸出信號，使相機在電控方式下工作并實(shí)時(shí)、正確地抓取相機輸出的圖像數據，在相機和計算機內存之間建立硬件傳輸通道。為了適應數字ＣＣＤ相機數據傳輸速率的不斷提高，早期基于ＩＳＡ總線(xiàn)的圖像數據傳輸卡正逐步向基于ＰＣＩ總線(xiàn)的傳輸卡過(guò)渡。

２．１ 圖像數據傳輸卡電路說(shuō)明

筆者設計開(kāi)發(fā)的適用于ＤＡＬＳＡ公司ＣＡ－Ｄ７－１０２４Ｔ型數字ＣＣＤ相機的圖像傳輸卡的原理框圖如圖２所示。

驅動(dòng)轉換接口電路對相機與傳輸卡間的接口信號進(jìn)行ＲＳ４２２和ＴＴＬ電平間的相互轉換；雙口ＲＡＭ為幀存儲器，經(jīng)編程控制可將相機輸出的一幀圖像數據寫(xiě)入，或經(jīng)ＰＣＩ橋讀出圖像數據至內存。采用幀存儲器可以實(shí)現多個(gè)相機同時(shí)曝光，圖像數據分時(shí)通過(guò)計算機總線(xiàn)寫(xiě)入內存。ＦＰＧＡ時(shí)序發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生雙口ＲＡＭ的地址線(xiàn)、讀寫(xiě)控制線(xiàn)以及相機和傳輸卡正常工作所需的聯(lián)絡(luò )信號。ＰＣＩ接口芯片是計算機與雙口ＲＡＭ及ＦＰＧＡ間的橋梁，在它們之間實(shí)現數據、控制信號的傳輸，并可通過(guò)初始化設置，實(shí)現ＰＣＩ協(xié)議提供的各種傳輸模式。

２．２ ＦＰＧＡ時(shí)序邏輯發(fā)生器設計

本圖像數據傳輸卡采用ＡＬＴＲＡ公司生產(chǎn)的ＦＰＧＡ芯片ＥＰＭ７１２８ＳＬＣ８４－１５作為時(shí)序邏輯發(fā)生器。通過(guò)在系統編程（ＩＳＰ）使其實(shí)現一個(gè)２０位計數器、一個(gè)１位計數器、兩個(gè)鎖存器及十幾個(gè)非標邏輯門(mén)的功能。其中２０位計數器給１Ｍ×４Ｂｉｔ的幀存儲器提供地址；１位計數器用來(lái)對卡上的３０ＭＨｚ時(shí)鐘信號進(jìn)行二分頻，產(chǎn)生１５ＭＨｚ的ＶＣＬＫ信號；兩個(gè)鎖存器分別輸出行同步和場(chǎng)同步信號；邏輯門(mén)用來(lái)實(shí)現信號的與、或、非等邏輯運算。

ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ＋ＰＬＵＳⅡ編程仿真工具軟件，可對ＦＰＧＡ芯片進(jìn)行在系統編程、仿真、調試，大大提高了傳輸卡設計的靈活性和對不同型號相機的適應能力，縮短了傳輸卡的研發(fā)周期。使用ＡＨＤＬ編程語(yǔ)言對ＦＰＧＡ芯片進(jìn)行在系統編程，程序文件的主體如下：

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