本文關(guān)鍵詞：基于USB2.0的CCD信號(hào)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(shè)備等特點(diǎn),因此在信號(hào)數(shù)據(jù)采集與傳輸工作中,有其他總線接口無(wú)法取代的優(yōu)勢(shì)。本文研究設(shè)計(jì)的基于USB2.0的CCD數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)主要實(shí)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(shí)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(hào)的轉(zhuǎn)換與采集處理；驅(qū)動(dòng)控制模塊采用現(xiàn)場(chǎng)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(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)和控制信號(hào)。電荷耦合器件CCD有著分辨率高、高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)和光譜響應(yīng)范圍、體積小、重量輕等特點(diǎn),市場(chǎng)容量和前景非�？捎^。本設(shè)計(jì)選用的是線陣CCD芯片TCD1705,其工作時(shí)要求有嚴(yán)格的驅(qū)動(dòng)時(shí)序,可實(shí)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(shè)備等特點(diǎn),因此在信號(hào)數(shù)據(jù)采集與傳輸工作中有其他總線接口無(wú)法取代的優(yōu)勢(shì)。但USB協(xié)議復(fù)雜,開發(fā)難度大,開發(fā)者既需要做底層功能設(shè)備的開發(fā)又要滿足協(xié)議要求,還要涉及到主機(jī)應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)軟件的開發(fā),這對(duì)應(yīng)用USB技術(shù)實(shí)現(xiàn)在信號(hào)數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膽?yīng)用開發(fā)技術(shù)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(gòu)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(jī)。FPGAEP1C6Q240C8向CCDTCD1705和Slave FIFO提供控制驅(qū)動(dòng)信號(hào),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(shí)現(xiàn)對(duì)于USB技術(shù)在數(shù)據(jù)采集工作中的應(yīng)用有著積極的意義。
【關(guān)鍵詞】：USB2.0 CCD圖像傳感器 Slave FIFO FPGA
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀8
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容8-10
• 2 USB系統(tǒng)及通信協(xié)議10-22
• 2.1 USB的特點(diǎn)10-11
• 2.2 USB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11-16
• 2.2.1 USB系統(tǒng)中的層次結(jié)構(gòu)11-12
• 2.2.2 USB系統(tǒng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12-13
• 2.2.3 USB的端點(diǎn)和總線數(shù)據(jù)流13-16
• 2.3 USB協(xié)議中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)16-19
• 2.4 四種傳輸方式及其事務(wù)處理19-21
• 2.5 本章小結(jié)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(qiáng)型8051內(nèi)核23-24
• 3.2.2 CY7C68013A的自動(dòng)中斷向量24
• 3.2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM24-25
• 3.2.4 其它片內(nèi)存儲(chǔ)器25
• 3.3 CY7C0813A固件程序設(shè)計(jì)25-26
• 3.4 本章小結(jié)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(jié)構(gòu)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(biāo)識(shí)信號(hào)30-32
• 4.2.3 Slove FIFO大端點(diǎn)的配置32-33
• 4.2.4 端點(diǎn)的復(fù)位33-34
• 4.3 Slave FIFO性能及測(cè)試結(jié)果分析34-38
• 4.3.1 上位機(jī)應(yīng)用程序34-36
• 4.3.2 測(cè)試結(jié)果及分析36-38
• 4.4 本章小結(jié)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(jié)構(gòu)39-40
• 5.2 CCD工作原理及驅(qū)動(dòng)信號(hào)40-41
• 5.3 主控器FPGA模塊41-45
• 5.3.1 形成內(nèi)部FIFO存儲(chǔ)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(nèi)部FIFO寫入模塊42-43
• 5.3.4 從FPGA內(nèi)部FIFO讀出模塊43-44
• 5.3.5 CCD工作時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生44-45
• 5.4 系統(tǒng)整體電路及測(cè)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(cè)試45-47
• 5.5 本章小結(jié)47-48
• 6 工作總結(jié)與展望48-49
• 6.1 工作總結(jié)48
• 6.2 展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-51
• 致謝51

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 葉培德;CCD應(yīng)用技術(shù)的新進(jìn)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(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2010年20期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

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本文編號(hào)：896036