基于FPGA的CCD驅動設計
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1 硬件設計
CCD的硬件驅動電路系統(tǒng)的核心器件是SPARTAN系列芯片XC3S50；CCD采用Atmel公司的CCDTH7888A圖像傳感器；CCD驅動脈沖由XC3S50提
供，脈沖信號產生后由驅動模塊對脈沖電壓進行變換使其符合TH7888A的驅動電壓要求。CCD像素輸出電壓經過A／D轉換模塊處理電路VSP2272芯片的處理得到數字信號，最后為了方便傳輸和方便后續(xù)模塊對數字信號的處理將數字信號由TTL電平轉換成LVDS電平進行輸出，整個系統(tǒng)如圖1所示。
1．1 TH7888A簡介
CCD圖像傳感器采用THOMSON公司生產的TH7888A。它是一種高性能的幀轉移面陣CCD器件，采用四相脈沖驅動工作，并提供電子快門的功能；同時，它具有2種輸出的模式：單路輸出和雙路輸出。其主要的性能參數如下：
光敏區(qū)和存儲區(qū)均為1024×1024像素；速度可以達到30 images／s以上；像元尺寸為14 mm×14 mm；感光區(qū)面積為14．34 mm×14．34 mm；光譜波長范圍在400～700 nm之間；像元輸出頻率為20 MHz。
1．2 XC3SC50簡介
XC3S50屬于XILINX公司SPARTAN3系列的FPGA(現場可編程邏輯門陣列)，是一種高性能器件，其特點是：器件運用90 μm加工技術；具有高性能低功耗的特點；邏輯密度達1 728個可用門；3路電源供電即I／O端口供電為1．2～3．3V，核心供電1．2V，輔助功能供電2．5V；帶有2 KB容量分布式RAM和7KB容量的BLOCK RAM，高級的邏輯時鐘管理功能。Ahera公司QuartusⅡ開發(fā)系統(tǒng)提供應用設計支持。
2 軟件設計
CCD驅動時序用VHDL描述。VHDL是可以描述硬件電路功能、信號連接關系的語言，其具有比電路原理圖更有效地表示硬件電路的特點。由于它與硬件電路無關等優(yōu)點，用來設計電路時可大大提高開發(fā)效率。
由芯片的結構可以知道，CCD的1個周期分成感光和轉移2個階段，如圖2所示。
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