基于USB2．0的高速圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)油氣井視頻檢測(cè)高速圖像采集傳輸?shù)囊?，設(shè)計(jì)一種基于通用串行總線(xiàn)USB2．0協(xié)議的高速圖像采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以TMS320DM6437型DSP為系統(tǒng)核心，并通過(guò)USB接口器件與PC主機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)與PC主機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸。該高速圖像采集系統(tǒng)應(yīng)用于油氣勘探實(shí)現(xiàn)井下視頻檢測(cè)。
關(guān)鍵詞：圖像采集；采集系統(tǒng)；USB2．0協(xié)議；DSP；TMS320DM6437；CY7C68033

1 引言
圖像處理、瞬態(tài)信號(hào)檢測(cè)等領(lǐng)域要求高速度、高精度、高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，因此對(duì)高速圖像采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提出更高要求?，F(xiàn)在高速圖像采集系統(tǒng)一般采用高性能數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和高速總線(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)。DSP完成計(jì)算量巨大的實(shí)時(shí)處理算法，高速總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)處理結(jié)果或采樣數(shù)據(jù)的快速傳輸，可采用ISA、PCI、USB等高速總線(xiàn)，而USB總線(xiàn)具有安裝方便、高帶寬、易擴(kuò)展、傳輸速率高達(dá)480 b／s，已成為計(jì)算機(jī)接口的主流。因此，這里介紹一種采用USB2．0接口和高性能DSP的高速圖像采集處理系統(tǒng)，主要應(yīng)用于井下視頻檢測(cè)，也可應(yīng)用于光纖通信、雷達(dá)信號(hào)處理等領(lǐng)域。

2 圖像采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)
圖1為該高速圖像采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用ICX205AL型CCD傳感器來(lái)采集圖像，前端被測(cè)物體的光線(xiàn)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚集在CCD傳感器上，然后輸出信號(hào)經(jīng)低噪聲的OP37傳輸至高速、高精度的AD9220型A／D轉(zhuǎn)換器，所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)再經(jīng)DSP預(yù)處理，通過(guò)USB接口器件傳輸給PC機(jī)，這樣就完成了圖像采集過(guò)程。

ICX205AL型高速面陣CCD傳感器的有效像素可達(dá)到1145 M(1 392 Hx1 040 V)，水平驅(qū)動(dòng)頻率141 318 MHz，并具有靈敏度高、暗電流小、分辨率高、轉(zhuǎn)移速度快、連續(xù)可調(diào)電子快門(mén)等特點(diǎn)。
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用TMS320DM6437型高性能的數(shù)字媒體處理器DSI作為核心控制。TMS320DM6437通過(guò)HPI接口訪問(wèn)USB接口器件。HPI接口是一個(gè)并行端口，16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度，8級(jí)深度內(nèi)部讀寫(xiě)緩存，通過(guò)HPIC、HPIA、HPID 3個(gè)寄存器組合易于實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)DSP的控制。主機(jī)(上位機(jī))通過(guò)HPI接口直接訪問(wèn)DSP的全部存儲(chǔ)空間，包括存儲(chǔ)映射的外圍設(shè)備。主機(jī)和DSP都可訪問(wèn)HPI的控制寄存器(HPIC)，此外，主機(jī)還可訪問(wèn)地址寄存器(HPIA)和數(shù)據(jù)寄存器(HPID)。