usb2.0在cmos图像采集系统中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第6卷第23期2006年12月科学技术与工程Vo1．6No．23Dec．20061671—1819(20O6)23—4719—05ScienceTechnologyandEngineering⑥2006Sci．Tech．Engng．USB2．0在CMOS图像采集系统中的应用李巍邱跃洪，董佳，(中国科学院西安光学精密机械研究所，西安710068；中国科学院研究生院，北京100039)摘要设计了一个基于USB2．0接口的CMOS图像采集系统。详细介绍了USB数据接口的固件设

2、计、驱动程序开发以及上层驱动程序的设计。该系统采用CYPRESS公司的EZ—USBFX2芯片作为USB通信及主控芯片，采用块传输模式。试验结果表明，该系统完全符合USB2．0的协议规范，可以很好地满足实时图像传输的要求。关键词通用串行总线块传输EZUSB．FX2CMOS图像传感器IBIS5．A．1300中图法分类号TP335．3TIY333．52；文献标识码ACMOS图像传感器与CCD图像传感器相比，具有功耗低、集成度高、体积小、抗辐照、抗干扰能力强1CMOS图像采集系统工作原理的特点，因此在图像传感、天文观测、小卫

3、星、星敏感器等应用领域表现出极大的潜力。现在一般的图像CMOS图像采集系统整体按照功能可以分为三采集系统的数据传输多采用PCI卡或ISA卡，它们存个部分：CMOS成像部分、FPGA时序控制部分、USB在以下缺点：安装麻烦、价格昂贵，受计算机插槽数传输部分。量、地址、中断资源限制，可扩展性差。整个图像采集系统的工作原理如下：通过FP—通用串行总线(USB)数据传输接口是一种计算GA控制图像的采集，提供驱动COMS芯片正常工机外围串行通信接口标准。由Intel、IBM等7家公作，采取合适的快门方式，并将采集到的图像数据司

4、共同制定。现在的最高版本为USB2．0，其理论传进行打包处理，输出给USB采集芯片，USB采集芯输速度最高可以达到480Mb／ps⋯。通用串行总线片再将图像数据传人主机，并通过上层应用程序得因其传输速度快、通用行强、即插即用、总线供电、到采集到的图像。价格低廉、开发设计周期短、可扩展性强，正成为目整体的功能框图如图1所示。前数字系统的主要接口的选择之一。基于USB2．0的CMOS成像系统充分利用了CM0S图像传EzUUSB总线的优点，采用USB总线供电，传输速度快，感器ⅢSB．fISsAX2可扩展性强；很好地满足了C

5、MOS图像采集系统的一13oO数据传输要求。图1系统功能框图2006年7月25Et收到第一作者简介：李巍，中国科学院西安光学精密机械研究所，2CMOS成像系统的硬件设计信号与信息处理专业在读硕士研究生。研究方向：CMOS图像传感器，数字信号处理，图像压缩与识别。联系电话：2．1ⅡIIs5．A_130o13679270524CMOS图像采集芯片选用了Fillfactory公司的维普资讯http://www.cqvip.com4720科学技术与工程6卷IBIS5一A一1300，它是一块COMS图像采集芯片，分辨EP2c2

6、0，该芯片集成了18752个逻辑单元，4个锁率为1280×1024，帧速率达到30f／ps，动态范围最相环，可以满足系统设计的需要。大达到100dB，并且支持翻转快门和同步快门两种2．3EZ．USBFX2快门方式，集成的ADC提供lObit的数字信号输USB传输部分选用了CYPRESS公司的EZ—USB出，内部有大量的寄存器和控制器，可以对传感器b3(2芯片，他是一个USB2．0集成外围控制器，该芯的工作状态进行实时调整。并可以通过开窗技术，片支持12M／s的全速传输和480M／S的高速传输，根据实际需要实时提高帧速

7、率J。可以使用(具有)4种USB传输方式：控制传输、中由于CMOS图像传感器体积小、功耗低，而且断传输、块传输和同步传输；该器件集成有一个增USB设备可以从USB总线上获得+5V，最高500强型的8051、8．5kB的RAM、4kB的FIFO存储器、mA的总线供电，所以本系统的电源部分选择USB串行接口引擎(SIE)、通用可编程接口(GPIF)、I／O总线供电，这就大大地减小了pcb板的设计难度和口、数据总线、地址总线。其内部结构如图2产品的体积。所示。2．2EP2c2OFPGA时序控制部分采用Altera公司的图2

8、EZ—USBFX2芯片内部结构EZ—USBFX2有以下主要特性。包的形式实现的，而不是一次只传输一个字节，这(1)内部嵌入可运行在48MHz频率的增强型种处理结构被称为量子“FIFO”，它较好地解决了8051内核。其内部含有256字节的寄存器RAM、两USB高速模式下的带宽问题。个USART、3个定时计数器和两个数据指针，每条指(4)EZ_US