ISPl362在基于FPGA的紅外成像系統(tǒng)中的應用

摘要：ISPl362是飛利浦推出的一款USB可編程控制芯片，其內部集成了一個高級主控制器，一個外設控制器，主機和設備控制器兼容USB 2．O協(xié)議，支持12 Mb／s的全速傳輸和1．5 Mb／s的低速傳輸；芯片有三種工作模式，即主機控制器模式、設備控制器模式和OTG模式。主要針對USB控制芯片ISPl362在基于FPGA的紅外成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集中的應用，利用Verilog HDL語言完成其在設備控制器模式下的功能，具有很好的可移植性。
關鍵詞：FPGA；ISP1362；USB接口；固件；Verilog HDL

O 引言
近年來，紅外熱成像系統(tǒng)已越來越多地應用于軍事和工業(yè)上，因此對紅外圖像的研究也成為熱點話題。為適應很多實時圖像處理方法的需求，圖像處理系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)采集的速度及準確性的要求也越來越高。而傳統(tǒng)的接口，如ISA接口、PCI接口、PS／2接口等都是非共享式接口，不但體積龐大，而且規(guī)格不一。USB接口克服了傳統(tǒng)接口的上述缺陷，具有高速、雙向、低成本以及兼容性好、通用性強等優(yōu)點，已經(jīng)在IT各個領域得到了廣泛的應用。與此同時，各種型號的USB接口控制芯片也應運而生。ISPl362芯片以其成本低、可靠性高、功耗低以及易于擴展等優(yōu)點，也受到了用戶的廣泛關注。ISPl362由主機控制器、設備控制器、OTG控制器、USB收發(fā)器、OTG收發(fā)器和寄存器等組成。其中，OTG控制器主要提供包括監(jiān)控和轉換功能在內的所有OTG控制，在OTG模式下，既可用作主機，又可用作外設，并支持主機通信協(xié)議(Host Neg-otiayion Protocol，HNP)和對話請求協(xié)議(Ses-sion Request Protocol，SRP)。考慮到以后進一步完善系統(tǒng)的需要，設計中選用此款芯片來完成USB接口的設計。該芯片內部沒有集成MCU，設計中采用Altera的現(xiàn)場可編程門陣(Field-Programmabte Gate Arrav，FPGA)中的EP2C70-F672C6來控制芯片的正常運行，操作簡單可靠。EP2C70F672C6具有低功耗、高密度以及低成本等優(yōu)點，可提供4 608～68 416個邏輯單元，包括了多達150個嵌入式18×18位乘法器、專用外部存儲器接口電路，最高操作頻率可達到260 MHz?；谝陨显虻目紤]，選用此款FPGA芯片來實現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)中的各項功能。

l 紅外成像系統(tǒng)
紅外成像系統(tǒng)的功能框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)功能在FPGA上實現(xiàn)。系統(tǒng)上電后，F(xiàn)PGA進行配置，紅外焦平面探測器在驅動信號的作用下響應紅外目標輻射，將輻射信號轉變?yōu)槟M電壓信號輸出；A／D轉換模塊將模擬電壓信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)非均勻性校正、盲元處理等過程，將數(shù)據(jù)存入FPGA外部存儲器中。本工作的主要任務就是把存儲器中的數(shù)據(jù)通過USB接口傳輸?shù)絇C機，以便于根據(jù)需要對數(shù)據(jù)做進一步的處理工作。