基于Zynq的线阵CCD驱动模块设计.pdf

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1、<工业控制计算机}2015年第28卷第5期基于Zynq的线阵CCD驱动模块设计DesignofLinearCCDDriverModuleBasedonZynq张冰王晓旭(大连理工大学物理与光电工程学院，辽宁大连116024)摘要CCD(ChargeCoupledDevice)在工业、军事、科学研究等方面有广泛的应用，如光学测量、遥感测量、图像识别、数码摄影等。为适应Xilinx公司最新平台Zynq在光学测量以及图像处理方面的应用，提出一种基于Zynq的线阵CCD驱动模块设计方法，利用Zynq的PL部分完成了线阵CCD驱动的IP核设计。该驱动电路具有集

2、成度高，可移植性好的特点，以及时序特性良好的仿真波形，为使用Zynq的PS部分进行后续开发奠定了基础。关键词：Zynq。CCD，驱动AbstractInordertomeettheapplicationinopticalmeasurementandimageprocessingofZynq。thelatestplatformdevelopedbyXilinx，akindofmethodaboutlinearCCDdrivermoduledesignbasedontheZynqisputforward．ThelinearCCDdrivenIPcorei

3、scompleteundertheuseofPL(ProgrammableLogic)，partofZynq．Thedrivingcircuitischaracterizedbyhighintegra-tion．portabilityandexcelenttimingcharacterizedsimulationwaveform，laidasolidfoundationofthesubsequentdevelopmenttousethePS(ProcessjngSystem)sideofZynq．Keywords：Zynq，CCD，drive当前嵌入

4、式设计发展迅猛，单个处理器、单个ASIC、ASSPCCD的驱动时序。或者单纯的FPGA方案，甚至这些方案的组合也都无法满足设由RL2048PAG一712的时序图可以看出，R48PAG一计的需求。在市场需求的推动下，为了满足下一代应用处理的需712采用的是二相驱动脉冲工作。光电二极管将接收到的光信求，Xilinx定义了Zynq一7000系列产品[1】。为了适应Xilinx公司号转换成电荷包，在40MHz的二相CCD移位寄存器的控制下最新平台Zynq在光学测量以及图像处理方面的应用，提出了串行输出。5V的驱动时钟使得设计可以实现低功耗和低成本。一种基于Z

5、ynq的线阵CCD驱动模块的设计方法。在CCD的应用技术中，确保其正常工作的驱动信号的产生电路比较复杂，驱动电路的设计也就成为了其应用的关键问／_＼题之一[2]。由于不同厂家生产的CCD，其驱动时序不尽相同，即k一{．一卜_．-使同一厂家生产的不同型号的CCD，驱动时序也不完全一样，几这就使得CCD驱动电路很难规范化、产品化。为了满足实时性比较强的工程实际需求，文章详细阐述了基于Zynq的线阵‰F!===CCD驱动设计步骤和方法。1CCD工作参数与时序分析o．广—]1．1型号为RL2048PAG一712的CCD芯片工作参数I1flIl、r_———、N

6、一根据工程项目的技术要求，选用了PerkinEImer公司的RL2048PAG一712型CCD芯片作为所搭建系统的光电传感器。圈1RL2048PAG-712的驱动信号时序该器件结合了高灵敏度的光电二极管阵列和高速的电荷耦合扫O~(TransferGate)用来控制电荷包由光电二极管向CCD描，为先进的成像应用日益增长的需求提供了有效的解决方案。移位寄存器传输。在电荷积分期间，该传输门的电压应保持低电该CCD芯片具有低噪声、高灵敏度和显著的电荷存储能力，以平，阻断电荷包从光电二极管向移位寄存器传输。当需要向移位及无滞后的动态成像能力。二相CCD读出寄存

7、器仅需5V电压寄存器转移电荷包时，将1G置于高电平。时钟信号即可获得良好的电荷转移效率。附加电极提供独立的在读取完一行像素的电荷信息之后，移位寄存器中的电荷曝光以及抗光晕控制。高灵敏度的读出放大器提供一个大的输为空，这时移位寄存器就可以从光电二极管阵列那里接收薪的出信号，以放宽对后续相机电子装置的噪声要求。具体来说，该电荷包，即下一行的像素信息。电荷包从光电二极管向CCD移CCD芯片具有以下主要参数：位寄存器传输的条件是：水平时钟脉冲，保持高电平，保持光谱响应范围：250-1o00nm、像素读出速率：40MHz、动态低电平，1G置于高电平。一旦1G到

8、达了高电平，紧接着应将范围：2500．1、驱动时钟：5V、超低图像延迟、电子曝光控制、抗光~TQ置于高电平，