基于fpga的ccd工业相机的研究与开发

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1、江南大学硕士学位论文基于FPGA的CCD工业相机的研究与开发姓名：相恒伟申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：白瑞林20090501摘要机器视觉系统应用日益广泛，工业相机(机器视觉系统的“眼睛”)作为整个系统中处于核心的部件，要求有较高的图像质量和较高的传输速度，然而成本也相应的增加。目前嵌入式机器视觉控制器大都是留有标准数据协议接口。在这样的控制器系统上构建机器视觉系统，需要购买昂贵的标准接口CCD相机，提高了机器视觉系统构建的成本。由此可见，减少相机成本是减少整个机器视觉控制系统成本的一个有效途径。本课题研发

2、了一款适用于嵌入式机器视觉测控一体机的CCD工业相机。相机与控制器之间的接口没有采用标准的工业总线协议，而是设计了一种自定义并口协议，充分的将CCD相机与控制器融合于一体，节约了购买标准接口CCD相机的成本。本课题设计难点是：(1)理解复杂的CCD时序，并配置AD9929以产生CCD驱动时序；(2)实现数据高速捕捉并能够保证图像显示质量。本课题设计主要有两个部分组成：CCD驱动电路的设计和高速CCD图像捕捉。CCD驱动电路采用专用的CCD驱动信号处理芯片AD9929，这样简化了CCD信号模拟前端设计，提高了设计的稳定性。高速C

3、CD数据捕捉的实现采用的是DSP+FPGA架构，有三部分组成：FPGA的模块设计、DSP的PDT方式数据传输和基于DNK的以太网设计。其中，FPGA模块设计主要实现以下功能：(1)作为后续数据传输的缓冲区；(2)作为DSP的外设控制CCD图像数据采集与DSPPDT传输同步。DSP相关设计主要是实现图像数据的存储，与上位机通信以及在上位机上图像显示。测试结果表明，该相机图像清晰度高，传输速快，达到了预期的结果，成功的将CCD相机融入了嵌入式机器视觉测控一体机中。关键词：机器视觉；CCD数字相机；FPGA；DSPAbstractW

4、ithwideapplicationofmachinevisionsystem，Industrialcamera(the“eyes’’ofthemachinevisionsystem)asthecoreofthesystemisthecorecomponentrequirements，whichneedhigherimagequalityandhightransmissionspeed．however，spendingisincreasedaccordingly．Nowembeddedmachinevisioncontroll

5、erismostlywithstandarddataprotocolinterfaces．ItisnessassrytobuyexpensivestandardinterfaceCCDcamerafortheconstructionofmachinevisionsysteminsuchacontroller．And，that’11improvethecostofconstructionmachinevisionsystem．Therefore，reducingthecostofthecameraisaneffectiveway

6、toreducethecostofmachinevisioncontrolsystem．ThisthesisdesignedCCDindustrialcamera,whichissuitablefortheembeddedmachinevisionformeasurementandseek．It’Snouseofstandardindustrialbusprotocolsbetweenthecameraandcontroller,however,wedesignedakindofcustomparallelportprotoc

7、ol，andtheCCDcamerawillbefullyintegratedwiththecontroller,thensavethepurchasespendofCCDstandardinterfacecamera．ThisdesignisdifficulttOunderstandthecomplexCCDdrivingtiming，tOconfigurateAD9929CCDtogenratesequenceandtorealizeaCCDdatacaptureathighspeedandtoensurethehi【gh

8、qualityimages．Thisdesignincludestwomainparts：CCDdrivingcircuitdesigningandCCDimagecaptureathiighspeed．DrivingcircuitisdesignedbyspecialCCD