基于高分辨率CMOS傳感器圖像采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

硬件設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在CPLD的邏輯上面。本系統(tǒng)采用ALTERA公司的CPLD芯片EPM240作為系統(tǒng)的邏輯控制器件，有80個(gè)I/O引腳和240個(gè)邏輯單元，資源足夠滿(mǎn)足各種方式的采集設(shè)計(jì)的需要。
DSP采用TI公司的TMS320C6711DSK板，TMS320C6711DSK有以下特點(diǎn)：
(1)板上留有2個(gè)80腳的接口，方便系統(tǒng)擴(kuò)展；
(2)EMIF接口有兩種時(shí)鐘模式可以選擇,時(shí)鐘頻率分別為150MHz和100MHz；
(3)100MHz的16MB同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(SDRAM)；
(4)直接提供1.8V和3.3V直流電源；
(5)JTAG仿真器,可支持并口或外接X(jué)DS510支持；
(6)1個(gè)并行接口,主機(jī)可通過(guò)該并口訪問(wèn)開(kāi)發(fā)板上的存儲(chǔ)器；
(7)150MHz主頻，可執(zhí)行900 MFLOPS浮點(diǎn)操作；
(8)128KB的可編程Flash存儲(chǔ)器；
(9)16位語(yǔ)音CODEC電路。
2.2 CPLD內(nèi)部的邏輯
TMS320C6711的EMIF口連接異步存儲(chǔ)器的時(shí)序如圖4所示。

從時(shí)序圖可以看出， 在的上升沿便讀取一次數(shù)據(jù)，所以用這個(gè)引腳來(lái)作為讀取FIFO的時(shí)鐘最合適。如果用ECLKOUT讀取，需要在CPLD中設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，很不方便，也不靈活。圖5為CPLD內(nèi)部邏輯圖。

圖5 邏輯連接圖

3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 圖像傳感器的配置
SCLK和SDATA兩條線構(gòu)成了該串行總線，SCLK為串行時(shí)鐘，SDATA為串行數(shù)據(jù)。兩條線通過(guò)1.5kΩ的電阻上拉到3.3V。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)上拉1.3kΩ電阻，用TMS320VC6711（外擴(kuò)一片EPM240實(shí)現(xiàn)）模擬總線時(shí)序，完全可以達(dá)到要求。其操作方法幾乎和IIC總線一樣，在速度和位數(shù)上稍微有一點(diǎn)差別，限于篇幅不再贅述。圖6為寫(xiě)時(shí)序圖，圖7為讀時(shí)序圖。

芯片內(nèi)部集成了模擬處理電路(10bit A/D轉(zhuǎn)換器，放大器)、時(shí)鐘控制電路（反相，相位調(diào)節(jié)）、圖像大小調(diào)節(jié)、原點(diǎn)定位、白平衡調(diào)節(jié)、曝光調(diào)節(jié)、幀速率調(diào)節(jié)等眾多功能電路，所有這些控制都通過(guò)一個(gè)串行總線口進(jìn)行操作（SCLK和SDATA）。數(shù)據(jù)輸出則為10bit并行口，數(shù)據(jù)同步時(shí)鐘PIXCLK，行同步LINE_VALID和幀同步信號(hào)FRAME_VALID。
在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于在綠色通道增益最低的情況下采集到的圖像還是偏綠，所以對(duì)紅色和藍(lán)色通道的增益調(diào)大了少許。