基于FPGA的CCD驅(qū)動設(shè)計(jì)
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1 硬件設(shè)計(jì)
CCD的硬件驅(qū)動電路系統(tǒng)的核心器件是SPARTAN系列芯片XC3S50；CCD采用Atmel公司的CCDTH7888A圖像傳感器；CCD驅(qū)動脈沖由XC3S50提
供，脈沖信號產(chǎn)生后由驅(qū)動模塊對脈沖電壓進(jìn)行變換使其符合TH7888A的驅(qū)動電壓要求。CCD像素輸出電壓經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換模塊處理電路VSP2272芯片的處理得到數(shù)字信號，最后為了方便傳輸和方便后續(xù)模塊對數(shù)字信號的處理將數(shù)字信號由TTL電平轉(zhuǎn)換成LVDS電平進(jìn)行輸出，整個系統(tǒng)如圖1所示。
1．1 TH7888A簡介
CCD圖像傳感器采用THOMSON公司生產(chǎn)的TH7888A。它是一種高性能的幀轉(zhuǎn)移面陣CCD器件，采用四相脈沖驅(qū)動工作，并提供電子快門的功能；同時，它具有2種輸出的模式：單路輸出和雙路輸出。其主要的性能參數(shù)如下：
光敏區(qū)和存儲區(qū)均為1024×1024像素；速度可以達(dá)到30 images／s以上；像元尺寸為14 mm×14 mm；感光區(qū)面積為14．34 mm×14．34 mm；光譜波長范圍在400～700 nm之間；像元輸出頻率為20 MHz。
1．2 XC3SC50簡介
XC3S50屬于XILINX公司SPARTAN3系列的FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)，是一種高性能器件，其特點(diǎn)是：器件運(yùn)用90 μm加工技術(shù)；具有高性能低功耗的特點(diǎn)；邏輯密度達(dá)1 728個可用門；3路電源供電即I／O端口供電為1．2～3．3V，核心供電1．2V，輔助功能供電2．5V；帶有2 KB容量分布式RAM和7KB容量的BLOCK RAM，高級的邏輯時鐘管理功能。Ahera公司QuartusⅡ開發(fā)系統(tǒng)提供應(yīng)用設(shè)計(jì)支持。
2 軟件設(shè)計(jì)
CCD驅(qū)動時序用VHDL描述。VHDL是可以描述硬件電路功能、信號連接關(guān)系的語言，其具有比電路原理圖更有效地表示硬件電路的特點(diǎn)。由于它與硬件電路無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，用來設(shè)計(jì)電路時可大大提高開發(fā)效率。
由芯片的結(jié)構(gòu)可以知道，CCD的1個周期分成感光和轉(zhuǎn)移2個階段，如圖2所示。
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