基于CPLD技術(shù)和CMOS圖像傳感器的高速采集系統(tǒng)

在當(dāng)前圖像傳感器市場，CMOS傳感器以其低廉的價格得到越來越多消費(fèi)者的青睞。在目前的應(yīng)用中，多數(shù)采用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，但是這樣無疑會浪費(fèi)指令周期，并且對于高速器件，采用軟件讀取在程序設(shè)計上、在時間配合上有一定的難度。因此，為了采集數(shù)據(jù)量大的圖像信號，本文設(shè)計一個以CPLD為核心的圖像采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對OV7110CMOS圖像傳感器的高速讀取，其讀取速率可達(dá)8 Mb/s。

1、硬件電路方案

圖1為基于CPLD的OV7110CMOS圖像傳感器的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖，他主要由2個部分組成：OV7110的參數(shù)設(shè)置電路和圖像采樣電路。

1.1　OV7110的參數(shù)設(shè)置電路

系統(tǒng)在上電后需要對CMOS采樣芯片進(jìn)行初始化，以確定其工作模式、窗口大小、掃描方式、輸出數(shù)據(jù)格式等。這些參數(shù)是通過OV7110芯片上的SCCB接口進(jìn)行的。
SCCB是OmnVision公司開發(fā)的一種雙向三線的同步串行總線，引線接口有使能線SCCB_E，時鐘線SIO_C，數(shù)據(jù)線SIO_D。其中SCCB_E低電平有效，如果將其接地，那么SIO_C，SIO_D的工作方式十分類似于I2C總線。OV7110工作模式、窗口大小、掃描方式、輸出數(shù)據(jù)格式均可以通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)置，本系統(tǒng)把AT89C51作為主設(shè)備(MasterDevice)，OV7110作為從設(shè)備(Slave Device)，采用AT89C51的P1.2和P1.3口用軟件模擬SCCB總線，把其參數(shù)寫入其內(nèi)部對應(yīng)的寄存器。與I2C總線一樣，在SCCB總線中主設(shè)備發(fā)送一個字節(jié)后，從設(shè)備需要將數(shù)據(jù)線SIO_D拉低作為應(yīng)答信號(ACK)返回給主設(shè)備，才能表示發(fā)送成功。值得注意的是由于CMOS器件所能承受的灌電流很低，所以接至?xí)r鐘線SIO_C、數(shù)據(jù)線SIO_D的上拉電阻阻值應(yīng)在3～5 kΩ之間，并且對于主設(shè)備AT89C51發(fā)送參數(shù)完畢后，需立即釋放數(shù)據(jù)線SIO_D以保證其處于懸空狀態(tài)，即AT89C51在送完一個字節(jié)后立即執(zhí)行一條指令，使數(shù)據(jù)線SIO_D發(fā)出讀取信號的操作。

1.2　圖像采樣電路

本系統(tǒng)設(shè)置的工作模式為黑白，分辨率取到了最大640×480。CMOS芯片的數(shù)據(jù)輸出波形如圖2所示(為了便于分析，該圖只是示意圖)。圖中VSYNC為垂直場同步信號，其下降沿表示一幀圖像的開始。HSYNC為水平行同步信號，其上升沿表示一行信號開始。HREF為水平窗素時鐘信號，即數(shù)據(jù)輸出同步時鐘信號，其下降沿更新數(shù)據(jù)，上升沿數(shù)據(jù)是穩(wěn)定時期，可以讀取數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)按行輸出。Y為圖像灰度數(shù)據(jù)。

基于CPLD技術(shù)和CMOS圖像傳感器的高速采集系統(tǒng)

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下面介紹CPLD如何控制CMOS芯片的數(shù)據(jù)讀取。

首先按順序檢測VSYNC和CHSYNC信號是否有效，應(yīng)該注意的是要防止毛刺信號干擾。由于毛刺信號時間很短，故在本設(shè)計中采用了設(shè)標(biāo)志位的方法，即當(dāng)檢測信號有效沿后(對于VSYNC是上升沿，而對于CHSYNC是下降沿)，在等待一定時間后再次檢測信號，看其是否仍然有效，如果有效，則說明信號是正確的。其源程序如下：

基于CPLD技術(shù)和CMOS圖像傳感器的高速采集系統(tǒng)

由于象素數(shù)據(jù)按照PCLK時鐘輸出，所以用來存儲圖像的RAM的使能信號RCE和寫信號RWE、讀信號RRE以及地址信號ADDRESS都是由CPLD用他來產(chǎn)生。其中，讀信號RRE在CPLD寫操作中置“1”即可。由于在數(shù)據(jù)輸出時，PCLK上升沿信號穩(wěn)定，而RAM是在WR上升沿將數(shù)據(jù)寫入，因此可以在HREF有效后(HREF=1)采用PCLK作為寫信號RWE。同時設(shè)計一個二進(jìn)制計數(shù)器，在HREF有效后，以PCLK的下降沿為觸發(fā)沿對PCLK做計數(shù)，并取其輸出作為RAM的地址信號ADDRESS。這樣在PCLK的下降沿更新地址信號，接著在上升沿存貯數(shù)據(jù)。源程序如下：

設(shè)置往RAM寫信號RWE

基于CPLD技術(shù)和CMOS圖像傳感器的高速采集系統(tǒng)

由于圖像象素點(diǎn)個數(shù)已知，即數(shù)據(jù)個數(shù)已知，故在計數(shù)完畢后CPLD發(fā)出計數(shù)完畢信號R，同時把指向RAM地址線ADDRESS和讀寫信號RWE、RRE切換連至AT89C51的地址線和讀寫信號WR、RD。AT89C51接受到中止信號R后開始讀取RAM中的數(shù)據(jù)，并通過RS232串口上傳至PC機(jī)。需要注意的是RAM地址達(dá)到512 k，而單片機(jī)最大尋址空間只有64 k，所以在讀取RAM時采用分頁讀取，每次讀64 k，即從P1口中抽取3根線作為RAM的最高的三位地址和P0和P2口共同組成AT89C51的地址線。

2、結(jié)語

采用CPLD對CMOS圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，可以把CMOS的主動器件通過CPLD變?yōu)榭煽刂频姆绞剑瑢?shí)現(xiàn)了對CMOS圖像傳感器的高速數(shù)據(jù)讀取，按照該方法制作的系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)驗驗證效果良好。這種信號讀取的方法還可以在其他諸多需要高速圖像數(shù)據(jù)采集的場合應(yīng)用
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新型CMOS圖像傳感器的原理是什么？

金屬氧化物半導(dǎo)體元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)圖像傳感器和電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)攝像器件

2019-10-10 07:33:06

新型CMOS圖像傳感器設(shè)計

傳感器市場。與之相反，CMOS圖像傳感器過去存在著像素大，信噪比小，分辨率低這些缺點(diǎn)，一直無法和CCD技術(shù)抗衡。但是隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，過去CMOS圖像傳感器制造工藝中不易解決的技術(shù)難關(guān)

2018-11-14 15:48:17

用于各類攝像應(yīng)用的高速CMOS圖像傳感器介紹

用于各類攝像應(yīng)用的高速CMOS圖像傳感器介紹

2021-06-02 06:45:54

艦載高速圖像采集系統(tǒng)

艦載高速圖像采集系統(tǒng)湖南科天健光電技術(shù)有限公司的高速圖像采集系統(tǒng)在海面上也有同樣的應(yīng)用，將設(shè)備裝載在船上，組成艦載高速圖像采集系統(tǒng)，監(jiān)控海面及海邊陸地上高速運(yùn)行的物體，高速圖像采集系統(tǒng)采集視場中高速

2013-04-15 16:20:10

詳解CMOS傳感器的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢

CMOS傳感器的最新技術(shù)有哪些？傳感器發(fā)展的趨勢有哪幾種？

2021-06-03 06:15:18

請問CMOS是如何被用作圖像傳感器的？

CMOS是如何被用作圖像傳感器的？

2021-03-17 07:25:17

請問怎樣去設(shè)計一種圖像采集系統(tǒng)？

本文提出了一種基于DSP和CMOS圖像傳感器，同時由復(fù)雜可編程邏輯控制芯片CPLD控制的實(shí)時圖像采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

2021-05-31 07:19:33

談?wù)?b class="flag-6" style="color: red">高速CMOS圖像傳感器及發(fā)展趨勢

談?wù)?b class="flag-6" style="color: red">高速CMOS圖像傳感器及發(fā)展趨勢

2021-06-03 06:04:16

賽普拉斯手持終端用CMOS圖像傳感器方案

　　NGT China大會上展示用于手持終端應(yīng)用的CMOS圖像傳感器解決方案。Cypress將探討CMOS圖像傳感器在無線影像系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，同時還將重點(diǎn)介紹采用該公司眾多圖像傳感器產(chǎn)品的解決方案

2018-11-20 15:59:37

賽普拉斯高敏感度和高速CMOS圖像傳感器

　　賽普拉斯公司日前宣布，推出一款用于高端機(jī)器視覺市場的高敏感度、高速CMOS圖像傳感器。全新的250萬像素VITA25K傳感器擁有市場上單器件最大的數(shù)據(jù)吞吐能力，并帶有流水線和觸發(fā)式全域快門。該

2018-11-02 15:16:41

基于CMOS圖像傳感器的成像系統(tǒng)設(shè)計

以O(shè)V5116CMOS 圖像傳感器為例,討論了基于CMOS 圖像傳感器的成像系統(tǒng)的電路設(shè)計方法及系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題;并通過對CMOS 圖像傳感器外圍電路的優(yōu)化設(shè)計實(shí)現(xiàn)了成像系統(tǒng)的微型化和

2009-06-16 15:52:49

新型CMOS圖像傳感器及其應(yīng)用

闡述了新型CMOS 圖像傳感器的結(jié)構(gòu)模塊與工作方式，并且結(jié)合一個具體應(yīng)用實(shí)例——以CMOS 圖像傳感器為核心的基于PC 機(jī)的圖像采集系統(tǒng)，分析了CMOS 的特點(diǎn)、使用方法及應(yīng)用前景。

2009-06-22 10:45:05

基于CMOS圖像傳感器的成像系統(tǒng)設(shè)計

2009-06-25 11:08:16

基于FPGA和EPP技術(shù)的CMOS圖像傳感器高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文介紹FPGA 和EPP(增強(qiáng)型并行口)相結(jié)合技術(shù)對OV7620CMOS 圖像傳感器進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集,提供一種利用PC 機(jī)外設(shè)對圖像采集的解決方案。該設(shè)計方案已應(yīng)用在隧道的平行度檢測的試驗

2009-07-01 11:24:53

CMOS數(shù)字圖像傳感器與照相機(jī)技術(shù)

CMOS 圖像傳感器是數(shù)字圖像技術(shù)系統(tǒng)的核心器件, 是繼CCD 圖像傳感器問世30 年后的又一產(chǎn)品。分析了CMOS 圖像傳感器的工作原理及其性能特點(diǎn)并與CCD 圖像傳感器結(jié)構(gòu)、內(nèi)部特性、工藝

2009-07-07 09:22:08

CMOS圖像傳感器在空間技術(shù)中的應(yīng)用

介紹了CMOS APS(有源像素圖像傳感器) 的原理與結(jié)構(gòu),并介紹了發(fā)展現(xiàn)狀。詳細(xì)分析比較了CMOS 圖像傳感器相對CCD 的性能特點(diǎn),討論了CMOS 圖像傳感器在空間技術(shù)中的可應(yīng)用領(lǐng)域,尤其是在

2009-07-13 10:56:13

基于OV5017和CPLD的圖像采集顯示系統(tǒng)

闡述了CMOS 圖像傳感器的一般特征，介紹了CMOS 黑白圖像傳感芯片OV5017 的性能，討論了用CPLD 進(jìn)行LCD 驅(qū)動的設(shè)計。并使用VHDL 語言設(shè)計LCD 驅(qū)動時序電路。關(guān)鍵詞：CMOS 圖像傳感器；

2009-08-29 09:41:19

基于CPLD的全幀型CCD圖像傳感器驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

基于CPLD 的全幀型CCD 圖像傳感器驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計劉凱波曹劍中王華偉崔巍來源：EDN China摘要： DALSA 公司的FTF4052M 22M Full－Frame 型CCD 是一款全幀型CCD 圖像傳感器。這里在分

2010-02-05 08:28:35

CMOS圖像傳感器的抗暈光圖像采集系統(tǒng)設(shè)計

為解決CMOS圖像傳感器采集圖像時產(chǎn)生暈光問題，提出一種CMOS圖像傳感器的抗暈光圖像采集系統(tǒng)設(shè)計方案。TMS320C6414采用閾值化分割算法，對兩路圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行剪裁，汲取各自圖像的

2010-12-16 16:07:34

基于CPLD的清分機(jī)紙幣圖像采集系統(tǒng)

介紹了基于CPLD的清分機(jī)紙幣圖像采集控制系統(tǒng)。采用接觸式傳感器（CIS）SV233A4W對高速運(yùn)行的鈔票進(jìn)行圖像采樣，并將采樣數(shù)據(jù)緩存到CPLD內(nèi)部RAM中，為后續(xù)的DSP等圖像處理模

2010-12-22 16:43:16

ARM9平臺下的CMOS圖像傳感器工作原理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

ARM 9平臺下的CMOS圖像傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 引言隨著CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)的發(fā)展及市場需求的增加，CMOS圖像傳感器得以迅速發(fā)展。由于采用了CMOS技術(shù)

2007-08-15 16:31:17

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采用圖像傳感器的CPLD視覺系統(tǒng)設(shè)計方法

采用圖像傳感器的CPLD視覺系統(tǒng)設(shè)計方法搭建一種低成本的嵌入式視覺系統(tǒng)，系統(tǒng)由CMOS圖像傳感器、CPLD、ARM7微處理器以及SRAM構(gòu)成。其中，CPLD識別

2009-03-29 15:07:51

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基于CMOS圖像傳感器的USB接口圖像采集系統(tǒng)設(shè)計

基于CMOS圖像傳感器的USB接口圖像采集系統(tǒng)設(shè)計介紹以CPLD控制為核心的CMOS圖像采集系統(tǒng)，系統(tǒng)選用彩色圖像傳感器OV7620，并通過USB接口以類似DMA方

2009-10-15 23:49:07

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CCD與CMOS圖像傳感器技術(shù)簡介

CCD與CMOS圖像傳感器技術(shù)簡介　　 CCD與CMOS傳感器是當(dāng)前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)

2009-11-07 11:52:46

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CMOS圖像傳感器,CMOS圖像傳感器是什么意思

CMOS圖像傳感器,CMOS圖像傳感器是什么意思 CMOS圖像傳感器和CCD傳感器，工作原理類似。用圖4.1.3來說明，CMOS圖像傳感器并不像CCD那樣把

2010-03-02 10:23:18

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基于CMOS圖像傳感器的視頻采集系統(tǒng)設(shè)計

基于CMOS圖像傳感器的視頻采集系統(tǒng)充分的利用了CMOS圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)，采用USB總線供電，即插即用，電路簡單，功耗低，成品體積小，成像清晰，穩(wěn)定，很好的滿足了CMOS圖像采集系統(tǒng)

2011-09-16 10:51:25

2014

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中CPLD的應(yīng)用

CPLD在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用! 介紹了高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體框架分析了其中的通用部分CPLD系列產(chǎn)品的特點(diǎn)及其開發(fā)軟件.CPLD根據(jù)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需要VHDL語言的形式,介紹了由

2011-12-17 00:12:00

ARM9平臺下的CMOS圖像傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

本文設(shè)計了一種基于S3C2410的CMOS圖像傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2016-03-16 14:41:51

基于FPGA的多通道高速CMOS圖像采集系統(tǒng)

基于FPGA的多通道高速CMOS圖像采集系統(tǒng)

2016-08-30 15:10:14

基于DSP和CMOS圖像傳感器的實(shí)時圖像采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

的應(yīng)用。為此，本文提出了一種基于DSP和CMOS圖像傳感器，同時由復(fù)雜可編程邏輯控制芯片CPLD控制的實(shí)時圖像采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。

2018-01-23 16:12:01

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人眼仿生學(xué)原理設(shè)計一種嵌入式的微型3D圖像傳感器

3D圖像傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含兩只CMOS型圖像傳感器及緩存圖像數(shù)據(jù)的SDRAM，為了對兩只圖像傳感器進(jìn)行同步配置和采集，只能選用FPGA（或CPLD）作為邏輯控制芯片。

2018-03-13 09:55:49

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高速CMOS圖像傳感器的各種類型及應(yīng)用介紹

如今CMOS是高速圖像傳感器首選的技術(shù)。當(dāng)今市場上我們可以清楚地看到高速圖像傳感器的三個發(fā)展趨勢，即超高速，片上功能集成和普通的高速成像。

2019-04-15 14:45:46

7457

如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)多通道高速CMOS圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計

基于圖像采集系統(tǒng)高速、大容量的特點(diǎn)，提出了一種以FPGA芯片為核心處理器件的CMOS圖像傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)將模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計、LVDS與乒乓存儲等多項技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計過程中，保證

2021-01-29 15:27:49

CMOS圖像傳感器的FPGA邏輯設(shè)計解析

　CMOS圖像傳感器是近些年發(fā)展較快的一種新型圖像傳感器。CMOS圖像傳感器具有體積小、成本低、重量輕、功耗低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種圖像采集系統(tǒng)中。機(jī)載CMOS成像系統(tǒng)是基于CMOS

2022-03-31 11:14:59

5375

CMOS圖像傳感器的FPGA邏輯設(shè)計解析

點(diǎn)擊上方藍(lán)字關(guān)注我們 CMOS 圖像傳感器 是近些年發(fā)展較快的一種新型圖像傳感器。CMOS圖像傳感器具有體積小、成本低、重量輕、功耗低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種圖像采集系統(tǒng)中。機(jī)載

2023-09-19 10:15:02

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基于CPLD技術(shù)和CMOS圖像傳感器的高速采集系統(tǒng)

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