基于fpga和epp技术的cmos

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1、自控与测量自控与测量基于FPGA和EPP技术的CMOS图像传感器高速数据采集系统西安科技学院机械工程系郝迎吉刘青涂凌志徐尚龙摘要:本文介绍FPGA和EPP(增强型并行口)相结合技术对OV7620CMOS图像传感器进行高速数据采集,提供一种利用PC机外设对图像采集的解决方案。该设计方案已应用在隧道的平行度检测的试验中，并获得良好效果。关键词:FPGA；EPP；CMOS图像传感器引言由三部分组成：OV7620的参数配置是通过OV7620芯片上提供的USB、串口、并口是PC机和外电路、图像采样电路以及PC读取数SCCB接口进行的。设进行通讯的常用接

2、口，但对于数据电路。SCCB接口是采用一种简单、据量大的图像来说，若利用串行OV7620的参数配置电路双向二线制的同步串行总线I2C总RS-232协议进行数据采集，速度不系统在上电后需要对CMOS采线，接口引线有SCL和SDA。由于能达到图像数据采集所需的要求；像芯片进行初始化，以确定采集图89C2051没有标准的I2C总线接口，而用USB进行数据采集，虽能满足像的开窗位置、窗口大小和彩色或可以用软件程序来模拟I2C总线，所需速度，但要求外设必须支持黑白工作模式等。这些参数的配置OV7620开窗位置和开窗大小、黑白USB协议，而USB协议与常

3、用工程软件的接口还不普及，给使用带来困难。有些用户为了利用标准并行口(SPP)进行数据采集，但SPP协议的150kb/s传输率对于图像数据采集，同样显得太低。因此,为了采集数据量大的图像数据,本文采用了具有较高传输速率的增强型并行口协议(EPP)和FPGA，实现对OV7620CMOS图像传感器进行高图1系统原理框图速数据采集，它最高速率可以达到2Mb/s。硬件电路方案图1为基于FPGA和EPP技术对OV7620CMOS图像传感器的高速数据采集系统原理框图，它主要图2I2C总线的启动和停止条件www.eaw.com.cn电子设计应用2002.1

4、139自控与测量自控与测量停止条件：当SCL为高电平时，SDA出现一个上升沿，该条件可以解决多机竞争的问题，即在两个器件对话时，第三者插入会终止前者的数据通信,其主要特点在于各器图3OV7620在ZV端口格式的输出时序件每一位都在判断总线的状态。I2C总线的启动和停止条件如图2所示。图像采样电路在隧道的平行度、无损检测、垂直度测量仪中常选用的图像分辨率为320×320，用黑白模式就能基本满足图像识别对图像特征点的要求。因此本系统采样的参数是在图像分辨率取为320×320、黑白模式、ZV图像格式中进行的。CMOS图像芯片ZV端口格式的输出波形如

5、图3所示。图中图4EPP模式下读时序VSYNC是垂直场同步信号，其下降沿表示一帧图像的开始(CMOS是按列采集图像的)，HREF是水平场同步信号，其上升沿表示一列图像数据的开始。PCLK是输出数据同步信号，Y是图像灰度信息。下面介绍FPGA如何对图像传感器的数据采样。图5FPGA对EPP协议的实现时序为了进行速度匹配，FPGA和和彩色模式以及扫描方式均可通过靠SCL、SDA线上电平的状态以及PC之间有两根握手信号:READY相应寄存器来设置。这些寄存器都两者之间的相互配合实现的。I2C总和ACK。它们来协调FPGA对同一是可读/写的，具体操作

6、方法如下：线规约中规定的条件如下：个数据存储芯片的读写过程。可以采用页写的方式，即在写寄存启动时序：SCL为高电平时，READY是FPGA通知PC图像数据器过程中要先发送写允许指令SDA出现一个下降沿；已经读完信号；ACK是PC通知OX42，然后发送写数据的目的寄存传输时序：在启动条件满足FPGA数据已读完信号，两者都是器地址，接着为要写的数据。写完后，SDA为稳定数据状态,SCL产低电平有效。一个寄存器后，CMOS会自动把寄生一个正脉冲，将传送一位数据；在数据采样期间，将READY拉存器地址加一，程序可继续向下应答时序：在从机接收到一个高，

7、表示正在采集，这时FPGA根写，而不需要再次输入地址。读寄完整的数据字节时，在主机释放据OV7620的VSYNC、HREF、PCLK存器是同样过程，只不过指令改为SDA的情况下，主机给SCL输出一产生图像MEM_WR(写信号)和OX43。个正的时钟脉冲,从机将SDA拉低，ADDRESS(地址)，读取OV7620的I2C总线功能的实现完全是依以表应答；数据到高速缓存，到下一个45402002.11电子设计应用www.eaw.com.cn自控与测量自控与测量相是指将从任一图像采集卡解析出成的算法被编译为虚拟仪器开发平参考文献：的同步视频信号连接到

8、其他三个台LabVIEW的CIN接口支持的格式1.K.R.Castleman，《数字图像CCD的同步输入端，保证四个CCD后嵌入整个软件系统。经过测试，处理》，电子