基于USB2．0的非制冷紅外熱像儀圖像處理系統
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1．3 數據傳輸
本設計采用Cypress公司的USB2．O控制器芯片CY7C68013，該片集成有包含8．5 kB RAM增強型8051微處理器，4 kB的FIFO存儲器，通用可編程接口(GPIF)，串行接口引擎(SIE)和USB2.0收發(fā)器。
芯片工作在Slave FIFO的接口方式下，在該模式下外部邏輯直接控制接口芯片內部的FIFO。其工作過(guò)程是，當USB設備接入計算機時(shí)，計算機和USB設備之間產(chǎn)生枚舉過(guò)程，計算機檢測到有設備接入，自動(dòng)發(fā)出查詢(xún)請求，USB設備回應請求，返回設備的Verdor ID和Product ID，計算機據此裝載相應的驅動(dòng)程序，完成重枚舉過(guò)程。計算機通過(guò)USB發(fā)出采集指令后，啟動(dòng)A／D和FPGA，紅外圖像的一幀經(jīng)過(guò)SAA7114處理送到SRAM，然后通過(guò)USB芯片上傳給計算機。在上傳過(guò)程中，兩片SRAM分別存儲一幀圖像的奇偶場(chǎng)，當一片用于存儲時(shí)，另一片用于傳輸已存儲的圖像，如此往復完成實(shí)時(shí)視頻圖像采集。
1．3 現場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元
FPGA完成的邏輯功能包括：對SAA7114進(jìn)行配置，將A／D轉換后的數字視頻流變換成固定分辨率的圖像視頻流及行場(chǎng)使能信號，控制USB芯片及SRAM存儲芯片的讀寫(xiě)時(shí)序。采用FPGA實(shí)現這些功能降低了PCB板的復雜程度，而且提高了系統的靈活性。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202522.htm
2 軟件設計
本系統的軟件由以下3部分組成。
2．1 固件程序設計
開(kāi)發(fā)USB接口的應用系統最重要的是USB驅動(dòng)程序和固件程序的編制。Cypress公司的開(kāi)發(fā)包中提供專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)系統，為開(kāi)發(fā)固件提供了便利條件。在Cypress的主頁(yè)上有。EZ-USB開(kāi)發(fā)工具包下載，提供了控制面板程序(ControlPanel)和KeilC51套裝軟件。在Keil uVision2環(huán)境下在Periph．c和Dscr．a(chǎn)5l文件中加入用戶(hù)代碼程序即可實(shí)現特定的功能，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。固件程序設計主要包括初始化、處理標準USB設備請求以及USB掛起時(shí)的電源管理，初始化FIFO及USB端點(diǎn)。CY7C68013具有軟配置的特性，當設備與主機連接后，可裝載不同的固件使設備呈現不同的特性，方便外設固件的在線(xiàn)升級。
設置CY7C68013內部相應的寄存器，使其工作在USB2．0方式下，由固件程序應答USB的傳輸，而不是USB內核。芯片工作在Slave FIF0接口模式下。
框架函數分為3大類(lèi)：任務(wù)分配器(以TD為字首)、標準設備請求分析(以DR為字首)和USB中斷處理(以ISR為字首)。
void TD_Init(void)
該函數在框架初始化期間調用，函數中可設置整體狀態(tài)變量的初始值，規定各種資源的使用及配置外圍接口的輸入／輸出等。
Void TD_poll(void)
設備工作期間，該函數重復調用，包含一個(gè)執行外設功能的狀態(tài)機。
BOOL TD_Suspend(void)
該函數包含使設備進(jìn)入低功耗狀態(tài)的程序，然后返回True。返回False時(shí)，阻止設備進(jìn)入掛起狀態(tài)。
void TD_Resume(void)
此函數使設備恢復到正常操作方式。
設備請求主要完成的任務(wù)是確定新的配置接口和端點(diǎn)。USB中斷完成用戶(hù)定義的中斷請求服務(wù)。本設計中使用的是SLAVE FIFO工作模式。
2．2 FPGA的程序設計
SAA7114不僅輸出了數字視頻流，還輸出了場(chǎng)同步信號、行同步信號、奇偶場(chǎng)信號和像素時(shí)鐘信號，FPGA根據這些同步信號以及SRAM的片選、寫(xiě)選通信號等來(lái)控制視頻數據流的時(shí)序，完成圖像采集、緩存和上傳。
2．3 上位機驅動(dòng)程序設計和應用程序設計
利用VC++6．O對Cypress提供的GPD重新擴充生成定制的驅動(dòng)程序。應用程序是通過(guò)I／O控制調用訪(fǎng)問(wèn)USB設備完成紅外視頻的采集、處理、顯示及存儲。
3 結束語(yǔ)
該系統能夠完成圖像的采集、傳輸、存儲等要求，達到了設計的數據傳輸要求。系統具有集成度高、靈活性好、即插即用與自動(dòng)配置等優(yōu)點(diǎn)。但圖像在高分辨率的情況下數據量較大，當PC連接有多個(gè)USB高速設備時(shí)對帶寬的要求較高，可先將數據壓縮后再上傳。
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