基于FPGA的CMOS线阵图像传感器数据采集系统设计-论文.pdf

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1、2015年7月15日现代电子技术Ju1．2015第38卷第14期ModernElectronicsTechniqueV0l_38No．14基于FPGA的CMOS线阵图像传感器数据采集系统设计樊红星，张小超，刘磊，周鹏，赵博(中国农业机械化科学研究院土壤植物机器国家重点实验室。北京100083)摘要：针对日本滨松公司的CMOS线阵图像传感器G9214。512S，设计基于FPGA的同步工作模式的图像数据采集系统，使用VHDL语言对此系统进行描述，并用XilinxISEDesignSuit自带的ISim软件对设计的时序进行仿真。采用xilinx公司

2、的Spartan3XC3S200A一4VQ1oo~_45-FPGA配置和验证，仿真结果表明该数据采集系统的时序正确，具有较高的实用价值。关键词：FPGA；CMOS传感器；数据采集系统；模／数转换器中图分类号：TN98—34文献标识码：A文章编号：1004—373X(2015)14—0129．04DesignofdataacquisitionsystemofCMOSlineararrayimagesensorbasedonFPGAFANHongxing，ZHANGXiaochao，LIULei，ZHOUPeng，ZHAOBo(NationalK

3、eyLaboratoryofSoil—Plant—MachineSystem，ChineseAcademyofAgriculturalMechanizationScience，Beijing100083，China)Abstract：AFPGA—baseddataacquisitionsystemworkinginsynchronousmodewasdesignedforCMOSlineararrayimagesensorG9214-512SproducedbyHamamatsuCompany．VHDLlanguageisusedtodesc

4、ribethesystem．TheIsimsoftwarewithinXilinxISEDesignSuitsoftwareisusedtosimulatethedesigntimesequence．ThesystemisconfiguredwithFPGAandverifiedbySpartan3XC3S200A—VQIO0producedbyXilinxCompany．Thesimulationresultindicatesthatthetimesequenceofthedataacquisitionsystemisright．Thede

5、signofthedataacquisitionsystemhaslaidthefound~ionforfurtherimageinformationpro—eessingintheNIR—spectroscopy．．Keywords：FPGA；CMOSsensor；dataacquisitionsystem；A／Dconverter高、体积小的优点，已经逐渐替代CCD应用于各种光电0引言检测系统中，因此，开发基于CMOS传感器的光谱仪，发近红外(NIR)光谱仪是一种测量物质对近红外辐展前景广阔，具有较高的市场价值与实用价值。射的吸收率或透过

6、率的分析仪器，由于其检测过程绿本文分析了G9214．512S图像传感器的工作模式，色，元损，快速等特点，已经广泛应用于农业、食品工业、采用FPGA技术完成了其数据采集系统，使用VHDL语石油化工、生物化工、制药业地质学等领域，近红外光谱言对所设计系统进行描述，最后用XilinxISEDesign仪也因此成为近年来分析仪器的热点研究领域之一。Suit软件自带的ISim仿真软件对其进行仿真和验证，结作为近红外光谱仪核心器件的光电传感器的发展，对高果证明该数据采集系统的时序正确性。性能光谱仪的研发起到了重要的推动作用。过去，光谱1系统简介仪的光电传

7、感器采用CCD传感器，但由于CCD型传感器耗电量大、工艺复杂、成本较高、驱动程序复杂，因此，该数据采集系统由FPGA主控模块，CMOS图像传基于CCD的近红外光谱仪的发展缓慢。随着半导体技感器模块和A／D模数转换器模块组成，其系统框图如术的进一步发展，CMOS传感器诞生，相对于CCD传感图1所示。FPGA主控模块提供系统所需要的时序和控器来说，CMOS图像传感器具有成本低、功耗低，集成度制指令，外存储器M25P80存储FPGA配置信息，FPGA内部的FIFO缓存模块采用IP核产生，用来存储采集到收稿日期：2014．12．15的数据，以便后续图

8、像处理系统进行数据处理，其数据基金项目：国家国际科技合作专项项目：激光光谱小麦品质信息智能在线获取技术合作研发(2014DFA31660)缓存容量为10Kx16b，