嵌入式ＣＣＤ图像数据采集系统设计

白瑞林，相恒伟，尚佳良
江南大学智能控制研究所，江苏无锡

摘　　　要：为了满足嵌入式机器视觉后续图像处理的需要，结合高速ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的特点，设计了一套面向嵌入式机器视觉系统的图像数据采集系统。充分利用ＦＰＧＡ内部异步ＦＩＦＯ资源作为数据缓冲区，将异步ＦＩＦＯ数据以ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的ＰＤＴ方式写入数据ＳＤＲＡＭ。当ＳＤＲＡＭ接收一帧图像可以直接用ＤＳＰ进行图像处理。ＤＳＰ读写ＳＤＲＡＭ速度高达１５０ＭＨｚ，ＰＤＴ传输方式不占用ＤＳＰＣＰＵ时间，不影响图像处理速度。该系统具有电路结构简单、数据传输实时性好和易于升级等优点。

关　键　词：数据采集；机器视觉；ＦＰＧＡ；ＤＳＰ

１　引　言
在环境复杂的工业现场，基于ＰＣ机的图像数据采集系统面临体积大等缺陷，导致其在现场应用时受到限制。基于嵌入式机器视觉的图像采集系统是解决这一问题的有效办法。文献［１］提出了一种基于ＡＲＭ的紧凑型图像采集系统，该设计将ＡＲＭ３２位数据总线让出１６位作为ＣＭＯＳ传感器数据输入，利用外部中断实现数据同步。该设计节约了设计成本，减小了采集系统的体积，但由于是ＡＲＭ单ＣＰＵ设计，芯片内部资源利用过于紧缺，从而制约图像处理速度。文献［２］采用ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ双ＣＰＵ架构，很好地解决了文献［１］中的不足。但是，设计基于１３９４接口相机，增加了接口设计难度，并且１３９４接口协议相机增加了产品的成本。本文提出了一种基于ＦＰＧＡ＋ＤＳＰ架构面向嵌入式机器视觉的高速数据采集系统。系统中ＣＣＤ相机接口采用ＡＤ器件时序自定义的并行接口协议，利用并行接口传输不仅提高了传输速度，而且协议简单明了，不需要各种协议芯片，克服了文献［２］的不足。同时，利用ＤＳＰ内部ＤＭＡ可以不经ＣＰＵ直接将图像数据存储到ＳＤＲＡＭ，大大提高了ＣＰＵ进行图像处理的效率。

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