本文關鍵詞：基于USB2.0的CCD信號數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)研究

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【摘要】：USB接口有著熱插熱拔、自供電、一口支持多設備等特點,因此在信號數(shù)據(jù)采集與傳輸工作中,有其他總線接口無法取代的優(yōu)勢。本文研究設計的基于USB2.0的CCD數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)主要實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集、處理與傳輸功能。系統(tǒng)主要由USB模塊、CCD模塊和FPGA模塊三部分組成。USB模塊采用Cypress公司EZ-USB FX2系列的CY7C0813A芯片為核心電路,主要實現(xiàn)Slave FIFO模式的高速數(shù)據(jù)通信；CCD數(shù)據(jù)采集模塊采用CCD電荷耦合器件TCD1705組成核心電路,主要完成光電信號的轉換與采集處理；驅動控制模塊采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片為核心的電路,主要為數(shù)據(jù)采集處理模塊和高速數(shù)據(jù)通信模塊提供時序驅動信號和控制信號。電荷耦合器件CCD有著分辨率高、高靈敏度、寬動態(tài)和光譜響應范圍、體積小、重量輕等特點,市場容量和前景非�？捎^。本設計選用的是線陣CCD芯片TCD1705,其工作時要求有嚴格的驅動時序,可實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集處理。USB接口具有熱插熱拔、自供電、一口支持多設備等特點,因此在信號數(shù)據(jù)采集與傳輸工作中有其他總線接口無法取代的優(yōu)勢。但USB協(xié)議復雜,開發(fā)難度大,開發(fā)者既需要做底層功能設備的開發(fā)又要滿足協(xié)議要求,還要涉及到主機應用程序和驅動軟件的開發(fā),這對應用USB技術實現(xiàn)在信號數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膽瞄_發(fā)技術人員要求較高。USB芯片選取Cypress公司FX2系列中的CY7C0813A芯片,由其構成滿足USB2.0協(xié)議的Slave FIFO高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),基于USB的Slave FIFO高速傳輸系統(tǒng)將CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)上傳到主機。FPGAEP1C6Q240C8向CCDTCD1705和Slave FIFO提供控制驅動信號,完成數(shù)據(jù)的高速采集、處理與傳輸。CCD數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)是在Slave FIFO USB2.0高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)上搭建的,該系統(tǒng)的實現(xiàn)對于USB技術在數(shù)據(jù)采集工作中的應用有著積極的意義。
【關鍵詞】：USB2.0 CCD圖像傳感器 Slave FIFO FPGA
【學位授予單位】：河北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP334.7;TP274
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-10
• 1.1 選題背景與意義7-8
• 1.2 國內外現(xiàn)狀8
• 1.3 主要研究內容8-10
• 2 USB系統(tǒng)及通信協(xié)議10-22
• 2.1 USB的特點10-11
• 2.2 USB系統(tǒng)結構11-16
• 2.2.1 USB系統(tǒng)中的層次結構11-12
• 2.2.2 USB系統(tǒng)中的拓撲結構12-13
• 2.2.3 USB的端點和總線數(shù)據(jù)流13-16
• 2.3 USB協(xié)議中的數(shù)據(jù)結構16-19
• 2.4 四種傳輸方式及其事務處理19-21
• 2.5 本章小結21-22
• 3 CY7C0813A及其固件程序22-27
• 3.1 串行接口引擎22-23
• 3.2 USB芯片的8051微處理器系統(tǒng)23-25
• 3.2.1 CY7C68013A的增強型8051內核23-24
• 3.2.2 CY7C68013A的自動中斷向量24
• 3.2.3 內部數(shù)據(jù)RAM24-25
• 3.2.4 其它片內存儲器25
• 3.3 CY7C0813A固件程序設計25-26
• 3.4 本章小結26-27
• 4 Slave FIFO高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)27-39
• 4.1 Slave FIFO模式結構圖27-28
• 4.2 Slave FIFO模式的功能配置28-34
• 4.2.1 Slave FIFO的接口配置29-30
• 4.2.2 Slave FIFO的接口標識信號30-32
• 4.2.3 Slove FIFO大端點的配置32-33
• 4.2.4 端點的復位33-34
• 4.3 Slave FIFO性能及測試結果分析34-38
• 4.3.1 上位機應用程序34-36
• 4.3.2 測試結果及分析36-38
• 4.4 本章小結38-39
• 5 基于Slave FIFO的CCD數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)39-48
• 5.1 系統(tǒng)整體結構39-40
• 5.2 CCD工作原理及驅動信號40-41
• 5.3 主控器FPGA模塊41-45
• 5.3.1 形成內部FIFO存儲器41-42
• 5.3.2 數(shù)據(jù)端口模式選擇模塊42
• 5.3.3 向FPGA內部FIFO寫入模塊42-43
• 5.3.4 從FPGA內部FIFO讀出模塊43-44
• 5.3.5 CCD工作時序信號產生44-45
• 5.4 系統(tǒng)整體電路及測試45-47
• 5.4.1 系統(tǒng)整體電路45
• 5.4.2 系統(tǒng)整體性能測試45-47
• 5.5 本章小結47-48
• 6 工作總結與展望48-49
• 6.1 工作總結48
• 6.2 展望48-49
• 參考文獻49-51
• 致謝51

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 葉培德;CCD應用技術的新進展[J];激光與紅外;1990年02期

2 呼媛;李自田;胡炳j;馬亮;;EZ-USB FX2固件與設備驅動開發(fā)[J];微計算機信息;2010年20期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊小寶;CCD成像電子學控制與采集系統(tǒng)的設計[D];大連海事大學;2010年

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本文編號：896036