基于fpga的usb视频传输系统设计

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1、基于FPGA的USB视频传输系统设计USBVideoTransmissionSystemBasedonFPGA周应发ZHOUYing-fa；黄泽锷HUANGZe-e(广州飒特红外股份有限公司，广州510006)(GuangzhouSATInfraredCo.，Ltd.,Guangzhou510006，China)摘要：木设计以高清CCD模块釆集到的可见光视频图像通过USB实时传输到PC机为例，阐述USB视频系统的设计。系统使用OmniVision的OV5640CCD图像传感器作为光电成像器件，采用USB2.0控制器

2、芯片CY7C68014A与FPGA直连，通过FPGA对高清CCD模块的视频数据进行处理并传输到USB芯片上，最后在PC机上实时显示。该设计结构简单，使用方便，便于大型系统的设计。通过该设计实现高清CCD的USB实时传输，已在相关手持设备产品中进行应用。Abstract:Themoduleisdesignedtocapturehigh-definitionCCDvisible,andthentransferredvideoimagesviaUSBtoaPCinreal-time.ThesystemusesOmniVi

3、sion^OV5640CCDimagesensorasaphotoelectricdevice,andWithUSB2.0controllerchipCY7C68014AdirectlyconnectedwiththeFPGA.ThroughtheFPGAvideodatafromthehigh-definitionCCDmodulewasprocessedandtransferredtotheUSBchip,andfinallydisplayedonthePC.Thedesignissimple,easytous

4、e,andfittedforlarge-scalesystems.Thedesignandimplementationofreal-timetransmissionofhigh-definitionCCDviaaUSBhavebeenconductedinthehandheldproducts.关键词：图像传感器；USB；图像传输Keywords:imagesensor；USB；imagetransmission中图分类号.•TP302.1文献标识码:文章编号：1006-4311(2014)13-0192-020引

5、言随着科技发展，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展。与CMOS器件相比，成像方面相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。0前市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上。USB（l）niversalSerialBus）通用串行总线是一种PC机与外围设备间的高速通信接U，它具备其他总线无法比拟的优点：连接简便，即插即用；高传输速率；能

6、够自动检测和配置外围设备。USB2.0协议其理论最高传输速度可达480Mbps,为计算机与外设的高速数据交换提供了可能，也为高分辨率动态图像采集系统提供了理想选择［1-2］。系统采用Spartan-6系列的FPGA,该系列的FPGA为成本敏感型应用带来了低风险、低成本和低功耗的最佳平衡，与前几代器件相比，不仅功耗降低42%,同吋性能提高12%。该系列不仅拥有业界领先的系统集成能力，冋吋还能实现适用于大批量应用的最低总成本［3-4］。由于该USB实吋传输系统仅是手持设备系统中的一个组成部分，采用该FPGA冇利于大系统

7、的设计与管理。本文中介绍如何结合FPGA技术，利用OmniVision公司的OV5640CCD图像传感器和Cypress公司的CY7C68014A控制传输芯片（内部集成了增强型51内核）来实现高速图像采集与传输。1系统软硬件设计系统由数据采集、传输、显示，三部分构成。并采用Spartan-6系列的FPGA,型号为XC6SLX45来进行设计。1.1数据采集系统设计系统视频来源于高清CCD模块，模块中使用的OV5640是一款1/4英寸5百万像素的高性能图像传感器。要从该模块从获取视频图像数据涉及到两个方面，首先是给CC

8、D模块供电，该模块必须提供三组电源2.8V,1.8V,1.5V。设计吋可通过主电源（本系统主电源为3.7V）输入到线性电源芯片，产生相应的电压。在FPGA中可使用任意两根线与CCD模块的IIC接U相连。该模块供上电后，，用模拟IIC的方式对该模块寄存器进行配置［5-6］。此处将输出格式配置为8-bitYCbCr，并以640X480预览模式，30帧每秒为例。该