基于USB2．0的高速圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對油氣井視頻檢測高速圖像采集傳輸?shù)囊?，設(shè)計一種基于通用串行總線USB2．0協(xié)議的高速圖像采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計是以TMS320DM6437型DSP為系統(tǒng)核心，并通過USB接口器件與PC主機相連，實現(xiàn)與PC主機的高速數(shù)據(jù)傳輸。該高速圖像采集系統(tǒng)應(yīng)用于油氣勘探實現(xiàn)井下視頻檢測。
關(guān)鍵詞：圖像采集；采集系統(tǒng)；USB2．0協(xié)議；DSP；TMS320DM6437；CY7C68033

1 引言
圖像處理、瞬態(tài)信號檢測等領(lǐng)域要求高速度、高精度、高實時性的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，因此對高速圖像采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提出更高要求。現(xiàn)在高速圖像采集系統(tǒng)一般采用高性能數(shù)字信號處理器(DSP)和高速總線的框架結(jié)構(gòu)。DSP完成計算量巨大的實時處理算法，高速總線實現(xiàn)處理結(jié)果或采樣數(shù)據(jù)的快速傳輸，可采用ISA、PCI、USB等高速總線，而USB總線具有安裝方便、高帶寬、易擴展、傳輸速率高達480 b／s，已成為計算機接口的主流。因此，這里介紹一種采用USB2．0接口和高性能DSP的高速圖像采集處理系統(tǒng)，主要應(yīng)用于井下視頻檢測，也可應(yīng)用于光纖通信、雷達信號處理等領(lǐng)域。

2 圖像采集系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計架構(gòu)
圖1為該高速圖像采集系統(tǒng)硬件設(shè)計架構(gòu)。該系統(tǒng)設(shè)計選用ICX205AL型CCD傳感器來采集圖像，前端被測物體的光線經(jīng)光學系統(tǒng)聚集在CCD傳感器上，然后輸出信號經(jīng)低噪聲的OP37傳輸至高速、高精度的AD9220型A／D轉(zhuǎn)換器，所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)再經(jīng)DSP預處理，通過USB接口器件傳輸給PC機，這樣就完成了圖像采集過程。

ICX205AL型高速面陣CCD傳感器的有效像素可達到1145 M(1 392 Hx1 040 V)，水平驅(qū)動頻率141 318 MHz，并具有靈敏度高、暗電流小、分辨率高、轉(zhuǎn)移速度快、連續(xù)可調(diào)電子快門等特點。
該系統(tǒng)設(shè)計選用TMS320DM6437型高性能的數(shù)字媒體處理器DSI作為核心控制。TMS320DM6437通過HPI接口訪問USB接口器件。HPI接口是一個并行端口，16位數(shù)據(jù)總線寬度，8級深度內(nèi)部讀寫緩存，通過HPIC、HPIA、HPID 3個寄存器組合易于實現(xiàn)主機對DSP的控制。主機(上位機)通過HPI接口直接訪問DSP的全部存儲空間，包括存儲映射的外圍設(shè)備。主機和DSP都可訪問HPI的控制寄存器(HPIC)，此外，主機還可訪問地址寄存器(HPIA)和數(shù)據(jù)寄存器(HPID)。