ISPl362在基于FPGA的紅外成像系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：ISPl362是飛利浦推出的一款USB可編程控制芯片，其內(nèi)部集成了一個(gè)高級(jí)主控制器，一個(gè)外設(shè)控制器，主機(jī)和設(shè)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(jī)控制器模式、設(shè)備控制器模式和OTG模式。主要針對(duì)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(yīng)用，利用Verilog HDL語言完成其在設(shè)備控制器模式下的功能，具有很好的可移植性。
關(guān)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(yīng)用于軍事和工業(yè)上，因此對(duì)紅外圖像的研究也成為熱點(diǎn)話題。為適應(yīng)很多實(shí)時(shí)圖像處理方法的需求，圖像處理系統(tǒng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)采集的速度及準(zhǔn)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在IT各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，各種型號(hào)的USB接口控制芯片也應(yīng)運(yùn)而生。ISPl362芯片以其成本低、可靠性高、功耗低以及易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，也受到了用戶的廣泛關(guān)注。ISPl362由主機(jī)控制器、設(shè)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(zhuǎn)換功能在內(nèi)的所有OTG控制，在OTG模式下，既可用作主機(jī)，又可用作外設(shè)，并支持主機(jī)通信協(xié)議(Host Neg-otiayion Protocol，HNP)和對(duì)話請(qǐng)求協(xié)議(Ses-sion Request Protocol，SRP)?？紤]到以后進(jìn)一步完善系統(tǒng)的需要，設(shè)計(jì)中選用此款芯片來完成USB接口的設(shè)計(jì)。該芯片內(nèi)部沒有集成MCU，設(shè)計(jì)中采用Altera的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣(Field-Programmabte Gate Arrav，FPGA)中的EP2C70-F672C6來控制芯片的正常運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單可靠。EP2C70F672C6具有低功耗、高密度以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，可提供4 608～68 416個(gè)邏輯單元，包括了多達(dá)150個(gè)嵌入式18×18位乘法器、專用外部存儲(chǔ)器接口電路，最高操作頻率可達(dá)到260 MHz。基于以上原因的考慮，選用此款FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)紅外成像系統(tǒng)中的各項(xiàng)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(gè)系統(tǒng)功能在FPGA上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)上電后，F(xiàn)PGA進(jìn)行配置，紅外焦平面探測(cè)器在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下響應(yīng)紅外目標(biāo)輻射，將輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號(hào)輸出；A／D轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，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(chǔ)器中。本工作的主要任務(wù)就是把存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過USB接口傳輸?shù)絇C機(jī)，以便于根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理工作。