高性能低成本的圖像采集和處理系統(tǒng)在自動測量、設(shè)備檢測、安全監(jiān)控等工業(yè)測控領(lǐng)域需求巨大。相比于CMOS圖像傳感器，CCD圖像傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制以及技術(shù)成熟度等方面具有明顯優(yōu)勢。發(fā)達國家對于基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)具有了一定的經(jīng)驗和成功先例，而在我國，相關(guān)的技術(shù)開發(fā)還比較薄弱。因此，通過對基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統(tǒng)進行研究和開發(fā)，迅速掌握核心技術(shù)，積累必要的技術(shù)儲備和經(jīng)驗，對滿足我國在相關(guān)領(lǐng)域的需求有著重要意義。本文研究了CCD圖像傳感器的發(fā)展歷程、結(jié)構(gòu)及工作原理、性能特點，并與CMOS圖像傳感器進行了比較。詳細分析了SONY公司的大面陣CCD圖像傳感器，并以此器件為核心完成了圖像采集和處理系統(tǒng)的設(shè)計。選用CYPRESS公司的LC4256V型CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片和TI公司的MSP430F149型MCU（Micro Controller Unit）芯片共同構(gòu)成系統(tǒng)的核心處理平臺。以CPLD為設(shè)計載體，使用Verilog硬件描述語言實現(xiàn)了驅(qū)動時序設(shè)計，完成了對CCD圖像傳感器的控制。對CYPRESS公司的CY7C68013型USB器件進行了固件程序、驅(qū)動程序和應(yīng)用程序開發(fā)，實現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸。硬件上采用了模塊化設(shè)計，并充分考慮了抗干擾措施。實際測試表明，上述系統(tǒng)工作穩(wěn)定，具有良好的靈活性和可擴展性。
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