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《基于lvds技术的高速图像采集系统的设计_孙春凤》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2009年仪表技术与传感器2009 第3期Instrument Technique and SensorNo.3 基于LVDS技术的高速图像采集系统的设计孙春凤,袁 峰,丁振良,何 雷(哈尔滨工业大学自动化测试与控制系,黑龙江哈尔滨 150001) 摘要:针对图像传感器采集数据量大、传输通道多、传输速度快等特点,将LVDS技术应用于图像采集系统,提出了一种基于LVDS技术的多通道高速图像采集系统。详细介绍了LVDS技术的基本工作原理、技术特点,并结合实际设计要求,重点阐述了多通道高速图像采集系统的总体结构和各部分的硬件构成及系统控制部分的软件设计流程。同时,对于不同的图像尺寸和SPI接
2、口情况进行了FPGA内部模块的系统仿真,证明整个系统能够实现对数据量高达5.9Gbit/s的1280×1024图像阵列的实时采集和数据传输功能。关键词:图像传感器;LVDS;图像采集中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2009)03-46-03DesignofHigh-speedImageAcquisitionSystemBasedonLVDSTechnologySUNChun-feng,YUANFeng,DINGZhen-liang,HELei(HarbinInstituteofTechnology,DepartmentofAutomationM
3、easurementandControl,Harbin150001,China)Abstract:Thispaperpresentedahigh-speedimageacquisitionsystembasedonLVDStechnology,withthecharacteristicsofmassdata,multiplechannels,high-speedofdataacquisition.Itexpatiatedtheoperationprincipleandtechnologycharacteristicsoflowvoltagedifferentialsignaling(LVD
4、S),andemphasizedthewholeframe,hardwarestructureandsoftwaredesignofcontrolpart.ItsimulatedFPGAinternalmodulesaccordingtoimagesizeandSPIport,andprovedthesystemcanacquire1280×1024pixelarrayandtransmit5.9Gbits/simagedata.Keywords:imagesensor;LVDS;imageacquisition0 引言1.1 LVDS工作原理目前,在高速图像采集领域中,成像系统多采用CC
5、D或简单的LVDS传输系统由一个驱动器和一个接收器通过一CMOS图像传感器作为图像采集器件,随着CCD/CMOS图像传段差分阻抗为100Ψ的导体连接而成,如图1所示。驱动器由感器像素阵列的增加和采集速率的增大,单位时间内图像传感一个恒流源(通常为3.5mA)驱动一对差分信号线组成,由于器采集的数据量成倍增加,因此要求数据传输速度越来越高。接收器的直流输入阻抗很高,所以几乎全部的驱动电流直接流通常单通道数据传输方式已无法满足高速图像采集系统的数经100Ψ的终端电阻,从而在接收器输入端产生约350mV的据传输的要求,必须采用多通道并行的传输方式。采用新的技电压。当驱动状态反转时,流经电阻的电流
6、方向改变,于是在术解决I/O接口问题成为必然趋势,LVDS高速低功耗接口标接收端产生一个有效的“0”或“1”逻辑状态。准为解决该问题提供了可能[1]。多通道并行的高速图像采集系统设计过程中,将LVDS技术应用于并行数据传输部分,使系统能实时实现快速运动目标高速图像采集和传输的功能。1 LVDS技术LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)接口又称RS-644总线接口[2],是一种低摆幅的差分信号技术,核心是采用极低的电压摆幅(约350mV)高速差动传输数据,实现点对点或一点对多点的连接,具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特图1 LVDS的基本工作原理点,
7、其传输介质可以是铜质的PCB连线,也可以是平衡电缆。驱动器只有一个恒流源,差分驱动器采用奇模(odd-mode)LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中的传输方式,即等量的方向相反的电流分别在传输线路上传得到广泛的应用。目前,流行的LVDS技术规范有2个标准:送。电流会重新回流到双绞线内,且电流环路面积较小,产生TIA/EIA的ANSI/TIA/EIA-644标准和IEEE1596.3标准。标的电磁干扰很
