基于ARM和FPGA的嵌入式CCD采集系统
万方数据
万方数据
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据采集和显示模块，前后端通过扁平电缆相连。基于此系统对数据采集接口和系统整体进行了测试。图４所示是逻辑分析仪测量的数据采集接口工作情况。图中各标号的古义如表１所示。
图４数据采集接口测试结果
ｎ舀４Ⅲｓｔａｇｔ℃ｓｕ／ｔ西ｄａｔａｓａｍ＃ａｇｉａｔ㈣ｔａｃｅ
表１测试结果标号含义
１坤．１ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆＢＩｉ呜ｒｅｓｕｌｔｓ
Ｓａｍｐｌｉｎｇｄａｔａｏｆｃａ加ｅｍｉｎｔｅｒｆａｃｅ
Ａ２（６）Ａ３（０）ＡＺ（５）
Ａ２（４）
Ａ２（３）
Ａ２（２）
Ａ２（１）
Ａ２（Ｏ）
Ａ３（２）
Ａ２（１）ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＢｙＩｌｄｌｒｏＩｍｔｉ∞ｉ叫Ｗｉ“ｎｇｄｏｃｋ酬
ＮＧｃｓ４
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Ｆｒａｍｅｓｙｎｃ｝ｕａｎｉｚａｔｉｏｎａｇｎ缸
当Ｆ－ＲＥＳＥＴ信号和Ｈ—ＲＥＳＥＴ信号为低电平时，帧同步信号的上升沿和第１行的行同步信号的上升沿到来后ＦＩＦＯ开始工作。在像元时钟的控制下将ＣＣＤ输出写ＡＦＩＦＯ中，当ＦＩＦＯ非空时ＤＲＥＱ０变为低电平启动ＤＭＡ操作，在读时钟和ＤＡＣＫ０的控制下依次将写入ｍ的数据采集到存储器
中，其中ＮＧＣＳ４作为输出控制信号，每次读撵作时ＮＧＧＳ４为低电平打开缓冲器输出数据到Ｓ３Ｃ２４１０的数据总线上。由图４可以看出，在ＤＭＡ启动之初，ＤＲＥＱ０信号有一端时间的逻辑状态抖动较大，在大约６次读操作后趋于稳定。测试结果表明，接口符合设计要求，可以实现对ＯＣＤ相机的数据采集，数据采集速率可以达到５ＭＨｚ。
系统整体测试结果如图５所示。围中，ＬＣＤ液晶屏显示为
围ｓ系统整体谢试结果
Ｆｉｇ．５＂Ｒｓｔｉａｇｒｅｓｕｌｔ０ｆ掣咖ｍ
挑电子?曩Ｈ！塑！笙蔓！！堂
ＣＣＤ拍摄的位于镜头上方《重光通信》标题的一部分。测试结果表明，系统工作正常、稳定，实现了对ＣＣＤ图像的高速采集和宴时显示，达到了预期效果。
５结论
所设计的基于ＡＲＭ和ＦＰＧＡ的ＣＣＤ数据采集系统，解决了以往采集系统中存在的软硬件过于庞大和复杂的问题，摆脱了ＰＣ机对采集系统的束缚，达到了小型化和智能化的有机结合。系统各部分工作正常、稳定，而且通过适当修改即可实现对各种ＣＣＤ输出的采集，具有广泛的通用性。随着嵌入式微处理器的发展，新的ＡＲＭ微处理器出现可以进一步提高系统性能，如￥３Ｃ２４１０的同类升级产品￥３Ｃ２４４０主频可以达到４００ＭＨｚ，用它替换￥３Ｃ２４１０可以使数据采集速率更陕、实时性更好，使嵌入式ＣＣＤ采集系统具有更广阔的发展空间和实用价值。
参考文献：
［１］Ｖ＼黼Ｑ呐一ｙ叫却嘶耐记咖咖。，口旧笋＆懈∞［Ｍ］．Ｂｅｉｌ啦：ＦⅢｉ鲥田№ｏｆＥｉⅪ，ｒｏｎｉｃｓｉｎｄｕｓｔｒｙ．２００３ｌＯＯ－１０４（１ａＯｒ／ｒｏｓｅ）［２］ＤＡｌＤ。ｎｇ－ｍ旧，ＬＡＩＫ咐蚰毡则Ｚｕ－ｒｍｏｔｅｔｏ／ＩｎｆｒａｒｅｄＷｉ栅ＯａｕｇｅｗｉｔｌｌＤｕａｌ－ｌｉｎ∞ｒｃｃＤＢａｓｅｄ０１３ＤＳＰ［Ｊ３
Ｊｏｕｍａ『０／ｏ北岫
始¨嚣?Ｌａｓｅｒ（光电子，激光）。∞。５，１６（１２）：１４２４．１４２８．（ｉｎｃＨ．ｎ耐
［３］９０ＮＧＹｕ，Ｄ－ＫＫＩＷｅｎ－岬，（ＭＥＮＬｅｉ．ｅｔａ『．ＩｍｐＩｌ孙１删ｈ１ｏｆｏｃＤｈ｛ｇ『卜单吲由ｌａ盎ｃ４ＩＩｓＪｔｉｏｎｂｕＵＳＢ－ｂａ∞ｄＤＭ＾［加．出啪列ｏ／０口扭
ｅ／ｅｃｔｔｏ＇ｌｉ（３?Ｌ∞曾＜光电子?激光），２００４，１５（１０）：１３０７－１３１０（ｉｎＣｈｈ刚
Ｌ４］洲硼，ＹＵＩ）ａｏ－ｙｉｎ，ＪＡＮＧＪｉｅＲｅａＭｌｍｅ０ｃＤｖｉｄｅｏ中删ｔ咖
ｓｙｓｔｅｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉ甘ｄ嘞ｐｅｂａ∞ｄＯｎＰＯｂｕｓ［Ｊ］．出删盯∞ｈ旭曲潲?ｂａｓｅｒ（光电子?激光），２００２．１３（５）：５１８．５２２（ｉｎ
Ｃ～ｎｅ∞）
［５］ＺＨＡＯＫａ－ｓ｝哪ｇ，ＬＩＵ辄ｂｎｇ．ＬＯＮＧ７ａｉ．ｃｈｕａｎ，爿ａ『ｓｃｉｅｎｔｉｆＪｃｇｍｃｌ自０ＣＤｄａＩａａｏ掣酣啪ｓｙ啪ｍｂａ８ｅｄ∞ｅｎｔ：，ｅｄｃＪ笛１ｗｅｂ９日ｖｅｒ［，ｆｌ
由刚ｏｆ印幻咖睹∽惜?Ｌ∞甘（光电子?激光），２００６，１７（１２）：１４７０．１４７３（ｈＯｈｉｎｅ∞）
作者简介：
勰寞（１９７０一）．女，重庆人，博士，目Ⅱ教授，主要从事光学工程的研究与
教学，在学术刊物发表抱文ｚ。多篇． 万方数据
基于ARM和FPGA的嵌入式CCD采集系统
作者：刘爽， 赵凯生， 龙再川， 冯林， LIU Shuang， ZHAO Kai-sheng， LONG Zai-chuan，FENG Lin
作者单位：刘爽,赵凯生,冯林,LIU Shuang,ZHAO Kai-sheng,FENG Lin(电子科技大学光电信息学院,四川,成都,610054)， 龙再川,LONG Zai-chuan(重庆光电技术研究所CCD研发中心,重庆
,400060)
刊名：
光电子·激光
英文刊名：JOURNAL OF OPTOELECTRONICS·LASER
年，卷(期)：2007，18(11)
被引用次数：4次
参考文献(5条)
1.ZHAO Kai-sheng;LIU Shuang;LONG Zai-chuan Scientific grade CCD data acquisition system based on embedded web server[期刊论文]-光电子·激光 2006(12)
2.SUN Zheng;YU Dao-yin;JIANG Jie Real-time CCD video qcquisition system of electroni enoloscope based on PCI bus[期刊论文]-光电子·激光 2002(05)
3.SONG Yu;ZHOU Wen-yuan;CHEN Lei Implementation of CCD high-speed data acquisition bu USB-based DMA [期刊论文]-光电子·激光 2004(10)
4.DAI Dong-ming;LAI Kang-sheng;XU Zu-mao Infrared width Gauge with Dual-linear CCD Based on DSP[期刊论文]-光电子·激光 2005(12)
5.WANG Qing-you Applied Technology of Image Sensors 2003
相似文献(10条)
1.期刊论文赵凯生.刘爽.龙再川.冯林.袁磊.ZHAO Kai-sheng.LIU SHuang.LONG Zai-chuan.FENG Lin.YUAN Lei
基于ARM的线阵CCD测量系统应用分析-光电技术应用2006,21(1)
介绍了一种基于LPC2106的线阵CCD测量系统,其中应用了ARM微处理器,系统主要包括:线阵CCD传感器、模数转换器、ARM微处理器、显示模块及控制电路等几部分.阐述了线阵CCD的光采集工作原理和驱动脉冲的产生原理,以及ARM芯片LPC2106的软硬件设计和系统其他模块的具体操作.
2.期刊论文周培涛.李成贵.姚刚CCD微米级圆钢光电测径仪设计-单片机与嵌入式系统应用2010(2)
提出了线阵CCD微米级非接触式圆钢光电测径仪的设计方案,并以ARM微处理器和单片机为核心实现了设计;解决了传统圆钢测径方法接触式测量的局限问题,具有结构简单、小型化、非接触、精度高等特点.实验结果表明,该系统实现了CCD非接触式圆钢光电测径,测量结果准确、精度高、稳定性好,且可直接方便地显示测量结果.
3.期刊论文龙再川.赵凯生.洪明坚.杜昊.LONG Zai-Chuan.ZHAO Kai-sheng.HONG Ming-jian.DU Hao ARM系统中
DMA方式在数据采集中的应用-国外电子元器件2007(2)
讨论了ARM系统中DMA通道的工作原理,并利用DMA技术设计了基于S3C2410和FPGA的CCD相机采集系统,给出了数据采集接口设计方案,以及Linux操作系统下接口的设备驱动程序.测试结果表明系统工作稳定,数据采集速率可以达到4 MHz.
4.期刊论文赵凯生.刘爽.龙再川.陈红兵.杜昊.冯林.ZHAO Kai-sheng.LIU Shuang.LONG Zai-chuan.CHEN Hong-
bing.DU Hao.FENG Lin基于嵌入式Web服务器的科学级CCD数据采集系统-光电子·激光2006,17(12)
提出了基于嵌入式Web服务器的科学级CCD数据采集系统设计的新方法,并以ARM微处理器和嵌入式Linux为平台,结合光纤传输模块实现了数据采集.试验表明,该系统可实现对科学级CCD进行远程数据采集和高效数据传输,数据采集距离可达100 m以上,数据传输速率可达8 MHz,并具有抗干扰能力强、不受传输距离限制等特点.
5.期刊论文邵丹.戴明远.Shao Dan.Dai Mingyuan基于线阵CCD的高速公路监控系统设计-电子测量技术
2007,30(2)
为了解决对高速公路上汽车速度的测定以及对汽车流量的统计这一问题,本文设计并实现了一种高速公路监控系统.本系统以线阵CCD作为前端检测装置,以ARM微处理器作为中心信号处理装置,以U盘作为交通信息存储装置,具有测速精度高、系统实时性高以及使用方便等优点.同时借助于LCD和GUI,本系统实现了监控结果的直观显示,从而拥有一个友好的用户界面.实验表明,本系统的测速误差不超过2%,具有很高的测速精度,可用在多种多车道的高速公路.
6.学位论文邵丹基于线阵CCD的高速公路监控系统的研究2007
近几年来，我国高速公路发展迅速，己经形成了纵横交错的高速公路网，极大地促进了经济的发展。然而，如何对高速公路进行科学有效的管理
，使其发挥最大的效益是我们面临的一个重要课题。在高速公路的管理和规划中，汽车速度和交通流量等交通流数据是最基本、最普遍、最丰富的数据源。本文的研究目的，就是实现一个高速公路监控系统，实时的测量过往汽车的速度，并统计交通流量，同时把统计结果存储起来，从而为相关交通部门提供必要的交通信息。
本文设计的高速公路监控系统，以线阵CCD图像传感器作为前端检测装置，以ARM微处理器作为中心信号处理装置。为了便于本系统软件部分的开发并保证系统的实时性，本系统还使用了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ。最后，本系统将计算的汽车速度和统计的交通流量存储到U盘上，大大方便了本
系统和PC机的通信，便于相关人员对统计结果进行分析和存储。
较之传统的高速公路汽车检测设备，线阵CCD图像传感器价格适中，受天气和周围环境影响较小，同时具有很高的响应速度。因此，基于线阵CCD的测速系统通常具有更高的可靠性和测速精度。同时，ARM微处理器和嵌入式实时操作系统的使用，使本系统有一定的可靠性和先进性。另外，该监控系统采用了CPLD技术，将大部分数字电路环节集成在一个CPLD芯片中，为系统的小型化、稳定性、抗干扰性和在线修改升级创造了条件。实验证实，本系统提出的方案是可行的。
7.期刊论文赵凯生.刘爽.龙再川.杜昊.ZHAO Kai-sheng.LIU Shuang.LONG Zai-chuan.DU Hao基于Web服务器的高
性能CCD相机数据采集系统设计-半导体光电2006,27(5)
讨论了高性能CCD相机数据采集的方法,给出基于嵌入式Web服务器的相机数据采集系统的设计方法,并以ARM微处理器和Linux操作系统为核心,结合千兆光纤传输模块设计出嵌入式服务器平台,通过移植Boa服务器和编写CGI程序实现了图像数据的远程采集和高速传输.
8.期刊论文赵凯生.刘爽.龙再川.冯林.郝培育.ZHAO Kai-sheng.LIU Shuang.LONG Zai-chuan.FENG Lin.HAO Pei-
yu VSP2000及在线阵CCD测量系统中应用分析-光电子技术2005,25(3)
介绍了CCD信号处理器VSP2000的内部结构和功能特点,并结合线阵CCD传感器TCD1209D和ARM微处理器LPC2106等设计了线阵CCD测量系统,详细叙述了系统的基本原理、线阵CCD驱动脉冲的产生和系统应用程序的设计方法.
9.期刊论文蔡怀宇.徐善跃.黄战华.方磊.CAI Huai-yu.XU Shan-yue.HUANG Zhan-hua.FANG Lei非接触海浪潮位
测量系统的设计-科学技术与工程2007,7(24)
介绍了一种非接触海浪潮位测量系统,其中应用了CPLD可编程逻辑器件和ARM微处理器,系统主要包括:标尺、光学成像单元、数据采集单元、控制处理单元、显示单元等几部分.实测实验表明,该系统具有一定的实用价值及应用前景.
10.学位论文付忠鑫PG59式57毫米高炮激光训练系统设计2007
当今社会，科学技术发展迅速，军事武器也逐步实现了现代化，但是我国防空部队现有高炮射击训练器材还很落后，明显不能满足信息化条件下训练要求。为了响应“科技练兵”的号召，提高军事训练水平，减少国防开支，实现国防现代化，军事训练智能化，本文研究设计了一种新型的高炮射击训练系统。
本系统采用激光作为射击光源，真实模拟高炮实弹射击；采用按照正六边形均匀排列在靶面的光电二极管阵列作为检测器件，实现低成本高精度的射击点位置检测。系统中央控制部分采用内含ARM920核的S3C2410微处理器作为核心处理器，嵌入Linux操作系统，实现射击结果高质量的语音图像输出。目标靶采用低功耗设计，电池独立供电，便于大范围移动。此外，系统还实现了靶标移动和与上位机的接口，后者方便了结果数据的备份与统计。系统的各部分之间采用无线的方式进行数据传输，避免了繁琐的布线。
本文首先对高炮的基本情况作了简要介绍，然后对激光模拟射击的基本原理加以阐述。比较实弹射击与模拟射击，考虑高炮诸元所决定的约束参数，参考现有射击训练器材，提出了系统的设计方案。靶面光电检测是系统设计的一个难点，本文比较了CCD和PSD，采用光电二极管作为检测器件，将其按照正六边形均匀的排列在靶面，并充分讨论了其检测的方便性和最大限度的减小了误差。在硬件方面，文中阐述了方案设计的需求和相应的解决办法；在软件方面，着重讨论了Linux操作系统在S3C2410微处理器上的移植及驱动程序开发。最后，本文对系统的实际设计给出了总结，并对下一步工作做出了展望。
引证文献(4条)
1.姜丹丹.李成贵基于ARM与FPGA的主飞行仪显示系统的设计[期刊论文]-计量与测试技术 2009(1)
2.胡新华.邓元勇.王先平基于达芬奇技术的SMFT终端实时图像处理系统研制[期刊论文]-光电子·激光 2008(10)
3.曹飞.熊和金基于DSP的纱线张力检测系统[期刊论文]-电脑编程技巧与维护 2008(11)
4.王鑫.陈骥.曹久大.周兆丰线阵CCD高速数据采集与实时处理系统[期刊论文]-光电子·激光 2008(2)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/4d9104881.html,/Periodical_gdzjg200711008.aspx
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下载时间：2011年6月27日