基于FPGA的线型CCD高速驱动采集一体化控制板设计

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1、西南科技大学本科生毕业论文IV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，

2、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；数据采集西南科技大学本科生毕业论文IVLinearCCDHigh-speedDriveandAcquisitionDesignofIntegratedControlBoardBasedonFPGAAbstract:ThelinearCCDimagesensorhasawiderangeofapplicationsinindustrialinspection,imagemeasurementandmachinevision.T

3、hepaperdescribeshowtodesignaFPGA-basedhigh-speedacquisitionintegratedcontrolboardbasedonformerprocessing,drivencontrolandsignalacquisitioninCCDmeasurement.ThiscontrolboardadoptsALTERACycloneseriesFPGAandTIVSP5010,whichisparticularlyusedasimagesignalprocessingchip.Inthisdesign,FPGAisresponsi

4、bletoconfiguretheVSP5010,generatedual-channelCCDdrivenpulse,controlandreceivetheimagedataconvertedbyA/D,besides,itcansendtheacquisitiondatatocomputerforlaterprocessing.ThiscontrolboardintegratesthedrivenpulsegenerationofCCDandimagedataacquisition,whichcaneffectivelysimplifythefrontperiphery

5、circuitofCCDmeasurementapplicationsystem,enhancetheefficiencyandqualityofimagedataacquisition,itisalsoflexibleandeasytoexpand.Keywords:linearCCD,FPGA,AFE,drive,dataacquisition西南科技大学本科生毕业论文IV目录第一章绪论11.1论文的研究背景及意义11.2CCD器件应用发展现状31.3本论文的主要内容3第二章系统总体设计52.1系统总体结构52.2系统开发工具52.2.1ProtelDXP2004简介62

6、.2.2FPGA的常用开发工具6第三章系统硬件设计83.1系统硬件结构83.2CCD硬件设计83.2.1CCD工作原理83.2.2CCD的主要特性参数93.2.3CCD驱动电路设计113.3AFE电路设计143.3.1AFE功能分析143.3.2VSP5010简介143.4FPGA硬件电路设计183.4.1Cyclone系列FPGA简介183.4.2JTAG口及AS模式接口193.5PCB板的设计203.5.1PCB设计常识203.5.2PCB具体设计223.6系统硬件的焊接和测试25第四章FPGA设计284.1FPGA设计方案28西南科技大学本科生毕业论文IV4.2TCD1

7、501D驱动时序模块设计284.3VSP5010配置接口模块设计304.4双口RAM模块设计324.5采控主模块设计33结论34致谢35参考文献36附录37第1章绪论1.1论文的研究背景及意义电荷耦合器件（ChargeCoupleDevice，简称CCD）是一种光电转换式图像传感器，它是由美国贝尔(Bell)实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith在1969年秋发明的。CCD利用光电转换原理把图像信息直接转换成电信号，将待测物入射到CCD光敏面上的光强分布信息转换成电荷量信号，按指定时序一路或多路