基于FPGA的线型CCD高速驱动采集一体化控制板设计.doc

基于FPGA的线型CCD高速驱动采集 一体化控制板设计 摘要：线型CCD图像传感器在工业检测、图像测量和机器视觉等方面有着广泛的应用。本文针对CCD测量应用系统中的前端处理、驱动控制和信号采集，设计制作了一款基于FPGA的高速驱动采集一体化控制板。该控制板选用了Altera公司的Cyclone系列FPGA和TI公司的专用图像信号处理芯片VSP5010，由FPGA对VSP5010进行配置，生成双路CCD驱动脉冲，控制接收A/D变换后的图像数据，并以适当的接口方式将采集数据送入计算机以便进行后期处理。该控制板将CCD的驱动脉冲产生和图像数据采集集于一体，有效简化了CCD测量应用系统前端的外部电路设计，提高了图像数据采集速率和质量，并具有灵活性强，易于扩展等特点。 关键词：线型CCD； FPGA； AFE； 驱动； 数据采集  Linear CCD High-speed Drive and Acquisition Design of Integrated Control Board Based on FPGA Abstract: The linear CCD image sensor has a wide range of applications in industrial inspection, image measurement and machine vision. The paper describes how to design a FPGA-based high-speed acquisition integrated control board based on former processing, driven control and signal acquisition in CCD measurement. This control board adopts ALTERA Cyclone series FPGA and TI VSP5010, which is particularly used as image signal processing chip. In this design, FPGA is responsible to configure the VSP5010, generate dual-channel CCD driven pulse, control and receive the image data converted by A/D, besides, it can send the acquisition data to computer for later processing. This control board integrates the driven pulse generation of CCD and image data acquisition, which can effectively simplify the front periphery circuit of CCD measurement application system, enhance the efficiency and quality of image data acquisition, it is also flexible and easy to expand. Key words: linear CCD, FPGA, AFE, drive, data acquisition  目 录 第一章 绪论 1 1.1 论文的研究背景及意义 1 1.2 CCD器件应用发展现状 3 1.3 本论文的主要内容 3 第二章 系统总体设计 5 2.1 系统总体结构 5 2.2 系统开发工具 5 2.2.1 Protel DXP2004 简介 6 2.2.2 FPGA的常用开发工具 6 第三章 系统硬件设计 8 3.1 系统硬件结构 8 3.2 CCD硬件设计 8 3.2.1 CCD工作原理 8 3.2.2 CCD的主要特性参数 9 3.2.3 CCD驱动电路设计 11 3.3 AFE电路设计 14 3.3.1 AFE功能分析 14 3.3.2 VSP5010 简介 14 3.4 FPGA硬件电路设计 18 3.4.1 Cyclone系列FPGA简介 18 3.4.2 JTAG口及AS模式接口 19 3.5 PCB板的设计 20 3.5.1 PCB设计常识 20 3.5.2 PCB具体设计 22 3.6 系统硬件的焊接和测试 25 第四章 FPGA设计 28 4.1 FPGA设计方案 28 4.2 TCD1501D驱动时序模块设计 28