基于USB2．0的非制冷紅外熱像儀圖像處理系統(tǒng)
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1．3 數(shù)據(jù)傳輸
本設計采用Cypress公司的USB2．O控制器芯片CY7C68013，該片集成有包含8．5 kB RAM增強型8051微處理器，4 kB的FIFO存儲器，通用可編程接口(GPIF)，串行接口引擎(SIE)和USB2.0收發(fā)器。
芯片工作在Slave FIFO的接口方式下，在該模式下外部邏輯直接控制接口芯片內部的FIFO。其工作過程是，當USB設備接入計算機時，計算機和USB設備之間產(chǎn)生枚舉過程，計算機檢測到有設備接入，自動發(fā)出查詢請求，USB設備回應請求，返回設備的Verdor ID和Product ID，計算機據(jù)此裝載相應的驅動程序，完成重枚舉過程。計算機通過USB發(fā)出采集指令后，啟動A／D和FPGA，紅外圖像的一幀經(jīng)過SAA7114處理送到SRAM，然后通過USB芯片上傳給計算機。在上傳過程中，兩片SRAM分別存儲一幀圖像的奇偶場，當一片用于存儲時，另一片用于傳輸已存儲的圖像，如此往復完成實時視頻圖像采集。
1．3 現(xiàn)場可編程門陣列單元
FPGA完成的邏輯功能包括：對SAA7114進行配置，將A／D轉換后的數(shù)字視頻流變換成固定分辨率的圖像視頻流及行場使能信號，控制USB芯片及SRAM存儲芯片的讀寫時序。采用FPGA實現(xiàn)這些功能降低了PCB板的復雜程度，而且提高了系統(tǒng)的靈活性。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202522.htm
2 軟件設計
本系統(tǒng)的軟件由以下3部分組成。
2．1 固件程序設計
開發(fā)USB接口的應用系統(tǒng)最重要的是USB驅動程序和固件程序的編制。Cypress公司的開發(fā)包中提供專門的開發(fā)系統(tǒng)，為開發(fā)固件提供了便利條件。在Cypress的主頁上有。EZ-USB開發(fā)工具包下載，提供了控制面板程序(ControlPanel)和KeilC51套裝軟件。在Keil uVision2環(huán)境下在Periph．c和Dscr．a(chǎn)5l文件中加入用戶代碼程序即可實現(xiàn)特定的功能，加快開發(fā)進度。固件程序設計主要包括初始化、處理標準USB設備請求以及USB掛起時的電源管理，初始化FIFO及USB端點。CY7C68013具有軟配置的特性，當設備與主機連接后，可裝載不同的固件使設備呈現(xiàn)不同的特性，方便外設固件的在線升級。
設置CY7C68013內部相應的寄存器，使其工作在USB2．0方式下，由固件程序應答USB的傳輸，而不是USB內核。芯片工作在Slave FIF0接口模式下。
框架函數(shù)分為3大類：任務分配器(以TD為字首)、標準設備請求分析(以DR為字首)和USB中斷處理(以ISR為字首)。
void TD_Init(void)
該函數(shù)在框架初始化期間調用，函數(shù)中可設置整體狀態(tài)變量的初始值，規(guī)定各種資源的使用及配置外圍接口的輸入／輸出等。
Void TD_poll(void)
設備工作期間，該函數(shù)重復調用，包含一個執(zhí)行外設功能的狀態(tài)機。
BOOL TD_Suspend(void)
該函數(shù)包含使設備進入低功耗狀態(tài)的程序，然后返回True。返回False時，阻止設備進入掛起狀態(tài)。
void TD_Resume(void)
此函數(shù)使設備恢復到正常操作方式。
設備請求主要完成的任務是確定新的配置接口和端點。USB中斷完成用戶定義的中斷請求服務。本設計中使用的是SLAVE FIFO工作模式。
2．2 FPGA的程序設計
SAA7114不僅輸出了數(shù)字視頻流，還輸出了場同步信號、行同步信號、奇偶場信號和像素時鐘信號，F(xiàn)PGA根據(jù)這些同步信號以及SRAM的片選、寫選通信號等來控制視頻數(shù)據(jù)流的時序，完成圖像采集、緩存和上傳。
2．3 上位機驅動程序設計和應用程序設計
利用VC++6．O對Cypress提供的GPD重新擴充生成定制的驅動程序。應用程序是通過I／O控制調用訪問USB設備完成紅外視頻的采集、處理、顯示及存儲。
3 結束語
該系統(tǒng)能夠完成圖像的采集、傳輸、存儲等要求，達到了設計的數(shù)據(jù)傳輸要求。系統(tǒng)具有集成度高、靈活性好、即插即用與自動配置等優(yōu)點。但圖像在高分辨率的情況下數(shù)據(jù)量較大，當PC連接有多個USB高速設備時對帶寬的要求較高，可先將數(shù)據(jù)壓縮后再上傳。
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