一种基于FPGA和ARM的线阵CCD图像采集系统设计 .pdfVIP

学兔兔 第 37卷 第3期 光 学 仪 器 Vo1．37，No．3 2015年 6月 OPTICAL INSTRUMENTS June，2015 文章编号：1005—5630(2015)03—0249—04 一 种基于 FPGA和 ARM 的线阵 CCD图像采集系统设计 严 帅 (上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093) 摘要：设计 了一种基于 Altera的 FPGA芯片 EP4CE10F17C8以及基于 Cortex-M3构架的 ARM 处理器 STM32F1O3VE，该系统通过 FPGA对线阵CCD进行时序的驱动，并完成像素信 号的采集、硬件处理以及传输工作。ARM作为FPGA的外挂处理器，实现数据信息的软件处理 以及对整个系统的控制。介绍了该系统的基本原理，并给出了详细的基于FPGA和ARM 的软 硬件联合设计方案。 关键词 ：CCD；FPGA；ARM；软硬件联合设计 中图分类号：TP39 文献标志码 ：A doi：10．3969／j．issrL1005—5630．2015．03．013 Design oflinearCCD acquisitionsystem basedonFPGA andARM yAN Shuai (SchoolofOptical—ElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaifor ScienceandTechnology，Shanghai200093，China) Abstract：TheCCD drivingsystem isbasedonacombinational。system withAlteraFPGA chip EP4CE1OF17C8andARM processorSTM32F103VE which iSpowered byCortex-M3．The system usesFPGA tocontrolCCD bytimingdrivecircuitaswellasinformationacquisition， dataprocessinganddatatransmission．ARM iSusedasanexterna1processorforFPGA．It accomplishesdataprocessingbasedonsoftwareandcontrollingtheentiresystem．Thepaper introducesthebasicprincipleofthesystem ，givestheresultsofthedesignofsoftwareand hardwarebasedonFPGA andARM ． Keywords：CCD；FPGA；ARM ；Co—Design 引 言 CCD(ChargeCoupledDevice)是一种可以实现光电转换的图像传感器，其将图像信号直接转换成电 荷信号，后端一般通过调理电路连接至AD转换器件，从而获得各像素点对应的数字信号量为嵌入式设 备所用 。CCD图像传感器具有精度高、灵敏度高、自扫描和宽光谱响应范围等诸多优点，广泛应用在图 像扫描、条码扫描、非接触式位移测量、非接触式尺寸检测等工业测量与成像领域 。 传统的CCD驱动系统普遍采用单一的MCU或DSP作为整个系统驱动控制的核心，以MCU为例， 其信号采集速度较慢，遇到高速信号任务时需要外接 FIFO起到数据缓存的作用，处理器功能比较简单， 收稿 日期：2014—10—27 作者简介：严 帅(1989一)，男 ，硕士研究生，主要从事精密测量方面的研究。E-mail：yshai07