基于USB2．0的非制冷紅外熱像儀圖像處理系統(tǒng)
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1．3 數(shù)據(jù)傳輸
本設(shè)計(jì)采用Cypress公司的USB2．O控制器芯片CY7C68013，該片集成有包含8．5 kB RAM增強(qiáng)型8051微處理器，4 kB的FIFO存儲(chǔ)器，通用可編程接口(GPIF)，串行接口引擎(SIE)和USB2.0收發(fā)器。
芯片工作在Slave FIFO的接口方式下，在該模式下外部邏輯直接控制接口芯片內(nèi)部的FIFO。其工作過(guò)程是，當(dāng)USB設(shè)備接入計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)和USB設(shè)備之間產(chǎn)生枚舉過(guò)程，計(jì)算機(jī)檢測(cè)到有設(shè)備接入，自動(dòng)發(fā)出查詢(xún)請(qǐng)求，USB設(shè)備回應(yīng)請(qǐng)求，返回設(shè)備的Verdor ID和Product ID，計(jì)算機(jī)據(jù)此裝載相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，完成重枚舉過(guò)程。計(jì)算機(jī)通過(guò)USB發(fā)出采集指令后，啟動(dòng)A／D和FPGA，紅外圖像的一幀經(jīng)過(guò)SAA7114處理送到SRAM，然后通過(guò)USB芯片上傳給計(jì)算機(jī)。在上傳過(guò)程中，兩片SRAM分別存儲(chǔ)一幀圖像的奇偶場(chǎng)，當(dāng)一片用于存儲(chǔ)時(shí)，另一片用于傳輸已存儲(chǔ)的圖像，如此往復(fù)完成實(shí)時(shí)視頻圖像采集。
1．3 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列單元
FPGA完成的邏輯功能包括：對(duì)SAA7114進(jìn)行配置，將A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻流變換成固定分辨率的圖像視頻流及行場(chǎng)使能信號(hào)，控制USB芯片及SRAM存儲(chǔ)芯片的讀寫(xiě)時(shí)序。采用FPGA實(shí)現(xiàn)這些功能降低了PCB板的復(fù)雜程度，而且提高了系統(tǒng)的靈活性。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202522.htm
2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件由以下3部分組成。
2．1 固件程序設(shè)計(jì)
開(kāi)發(fā)USB接口的應(yīng)用系統(tǒng)最重要的是USB驅(qū)動(dòng)程序和固件程序的編制。Cypress公司的開(kāi)發(fā)包中提供專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，為開(kāi)發(fā)固件提供了便利條件。在Cypress的主頁(yè)上有。EZ-USB開(kāi)發(fā)工具包下載，提供了控制面板程序(ControlPanel)和KeilC51套裝軟件。在Keil uVision2環(huán)境下在Periph．c和Dscr．a(chǎn)5l文件中加入用戶(hù)代碼程序即可實(shí)現(xiàn)特定的功能，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。固件程序設(shè)計(jì)主要包括初始化、處理標(biāo)準(zhǔn)USB設(shè)備請(qǐng)求以及USB掛起時(shí)的電源管理，初始化FIFO及USB端點(diǎn)。CY7C68013具有軟配置的特性，當(dāng)設(shè)備與主機(jī)連接后，可裝載不同的固件使設(shè)備呈現(xiàn)不同的特性，方便外設(shè)固件的在線升級(jí)。
設(shè)置CY7C68013內(nèi)部相應(yīng)的寄存器，使其工作在USB2．0方式下，由固件程序應(yīng)答USB的傳輸，而不是USB內(nèi)核。芯片工作在Slave FIF0接口模式下。
框架函數(shù)分為3大類(lèi)：任務(wù)分配器(以TD為字首)、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備請(qǐng)求分析(以DR為字首)和USB中斷處理(以ISR為字首)。
void TD_Init(void)
該函數(shù)在框架初始化期間調(diào)用，函數(shù)中可設(shè)置整體狀態(tài)變量的初始值，規(guī)定各種資源的使用及配置外圍接口的輸入／輸出等。
Void TD_poll(void)
設(shè)備工作期間，該函數(shù)重復(fù)調(diào)用，包含一個(gè)執(zhí)行外設(shè)功能的狀態(tài)機(jī)。
BOOL TD_Suspend(void)
該函數(shù)包含使設(shè)備進(jìn)入低功耗狀態(tài)的程序，然后返回True。返回False時(shí)，阻止設(shè)備進(jìn)入掛起狀態(tài)。
void TD_Resume(void)
此函數(shù)使設(shè)備恢復(fù)到正常操作方式。
設(shè)備請(qǐng)求主要完成的任務(wù)是確定新的配置接口和端點(diǎn)。USB中斷完成用戶(hù)定義的中斷請(qǐng)求服務(wù)。本設(shè)計(jì)中使用的是SLAVE FIFO工作模式。
2．2 FPGA的程序設(shè)計(jì)
SAA7114不僅輸出了數(shù)字視頻流，還輸出了場(chǎng)同步信號(hào)、行同步信號(hào)、奇偶場(chǎng)信號(hào)和像素時(shí)鐘信號(hào)，F(xiàn)PGA根據(jù)這些同步信號(hào)以及SRAM的片選、寫(xiě)選通信號(hào)等來(lái)控制視頻數(shù)據(jù)流的時(shí)序，完成圖像采集、緩存和上傳。
2．3 上位機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
利用VC++6．O對(duì)Cypress提供的GPD重新擴(kuò)充生成定制的驅(qū)動(dòng)程序。應(yīng)用程序是通過(guò)I／O控制調(diào)用訪問(wèn)USB設(shè)備完成紅外視頻的采集、處理、顯示及存儲(chǔ)。
3 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)能夠完成圖像的采集、傳輸、存儲(chǔ)等要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸要求。系統(tǒng)具有集成度高、靈活性好、即插即用與自動(dòng)配置等優(yōu)點(diǎn)。但圖像在高分辨率的情況下數(shù)據(jù)量較大，當(dāng)PC連接有多個(gè)USB高速設(shè)備時(shí)對(duì)帶寬的要求較高，可先將數(shù)據(jù)壓縮后再上傳。
評(píng)論