高幀頻CCD數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計
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3．2．2 ADC控制信號
AD9942內(nèi)部寄存器由6條外部配置線進(jìn)行寫入，分別為兩條32位數(shù)據(jù)線SDATA_X(SDATA_A，SDATA_B)包括8位地址、24位數(shù)據(jù)(用于AD工作狀態(tài)控制)；兩條位同步信號SCK_X(SCK_A、SCK_B)；兩條控制有效信號SL_X(SL_A、SL_B)。數(shù)據(jù)信號在A／D變換前，即幀同步和行同步信號開始前，SL―X為低電平時由FPGA寫入A／D寄存器，并控制其工作狀態(tài)。仿真時序圖如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/188517.htm
3．2．3 FPGA實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存
經(jīng)過A／D器件轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)，首先通過FPGA內(nèi)部高速緩沖，然后再轉(zhuǎn)存到片外存儲器中。該系統(tǒng)中FPGA內(nèi)部Block RAM陣列的控制采用乒乓傳輸結(jié)構(gòu)，它可以保證采樣和傳輸各自不間斷的進(jìn)行。具體做法是將96個：Block RAM分成兩組(RAM1，RAM2)，時鐘和控制信號均獨立。系統(tǒng)工作時，輸入數(shù)據(jù)分為兩路，流向由VHDL語言編程控制寫地址來實現(xiàn)RAM1和RAM2的選擇，當(dāng)?shù)刂分赶虻谝唤M的48塊Block RAM時，RAM1進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入，與此同時，第二組的48塊BlockRAM則進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出；RAM1存儲結(jié)束后，切換到RAM2寫入而RAM1讀出的模式，如此循環(huán)。
XQ2V3000每一個Block RAM的容量為18 Kb，總?cè)萘繛? 728 Kb(18 Kb×96)，CCD輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)量為1 572．864 Kb(256行×512列×12 b)，可見完全可以實現(xiàn)幀存儲。具體實現(xiàn)時由RAM1和RAM2各存取半幀圖像，用VHDL語言在對讀／寫地址進(jìn)行編程時，計數(shù)器計數(shù)滿128行數(shù)據(jù)后，讀／寫地址分別指向另一個RAM，部分寫地址仿真圖如圖6所示。
最終經(jīng)過對AD9942的各項控制信號和FPGA數(shù)據(jù)緩存地址的仿真，仿真結(jié)果正確并符合技術(shù)手冊的各項要求。
4 結(jié) 語
這里介紹了一種基于FPGA控制的CCD高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)。由于創(chuàng)新性的將系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)緩存集成在一片F(xiàn)PGA內(nèi)，并將多路CCD模擬信號通過分時復(fù)用一片AD9942實現(xiàn)了模／數(shù)轉(zhuǎn)換。從而提高了系統(tǒng)的集成度，而且采用FPGA完成整個系統(tǒng)的主體設(shè)計具有速度快、設(shè)計靈活、保密性好和維護(hù)方便等優(yōu)點，有效地解決了全系統(tǒng)控制同步問題。通過仿真結(jié)果測試，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定的工作，A／D轉(zhuǎn)換速率可以達(dá)到40 Mb／s，幀頻實現(xiàn)300幀／s，可以為CCD應(yīng)用向高速、小型化、智能化、低功耗方向發(fā)展提供借鑒意義。
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