FPGA

第14卷第5期电光与控制Vol.14　№.5

2007年10月ELECTRONICSOPTICS&CONTROLOct.2007文章编号:1671-637Ⅹ(2007)0520175204　　

基于FPGA的全帧CCD驱动设计

王华伟1,2,　刘　波1,　曹剑中1,　孙　磊1,2,　车　嵘1,2,3

(1.中国科学院西安光学精密机械研究所,西安　710068;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.中国人民解放

军西安通信学院,西安　710106)

摘　　　要:　以加拿大Dalsa公司的全帧CCD图像传感器FTF4027M为例,在研究了全帧CCD结构和驱动时序的基础上,提出了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的驱动脉冲设计方法。选用FPGA作为硬件设计平台,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述,采用QuartusII5.0

对所设计的驱动时序发生器进行了仿真,针对Altera公司的FPGA器件EP1C3T144C8进行了适配。实验结果表明,设计的驱动电路可以满足其全帧CCD、硬件调试简单的优点。关　键　词:　图像传感器;　信号处理;　;;DL中图分类号:　V271.4;N7circuitbasedonFPGA

technologyforfullframeCCD

WANGHua2wei1,2,　LIUBo1,　CAOJian2zhong1,　SUNLei1,2,　CHERong1,2,3

(1.Xi’anInstituteofOpticsandPrecisionMechanismofCAS,Xi’an710068,China;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China;3.Xi’anCommunicationsInstituteofPLA,Xi’an710106,China)

Abstract:　TakingfullframeCCDimagesensorFTF4027MproducedbyDalsaasexample,westudiedtheprincipleanddriverscheduleoffullframeCCDdevice,andputforwardaFPGAtechnologybasedmethodfordesignofthefullframeCCDdrivers.FPGAwasusedasthehardwaredesignplatform,drivingschedulegener2atorhasbeendescribedwithVHDL.ThedesignedgeneratorhassuccessfullyfulfilledsystemsimulationwithQuartusII5.0andfittedinEP1C3T144C8madebyAltera.ResultofexperimentshowedthatthedesignedgeneratorcanmeetthedemandofthefullframeCCD.

Keywords:　imagesensor;　signalprocessing;　driving;　CCD;　FPGA;　VHDL

0　引言

1970年,美国贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.

Smith提出了CCD(电荷耦合器件)的概念,30多年

靠、稳定的驱动电路是保证CCD正确发挥其功能的先决条件,CCD驱动电路的设计一直是CCD应用系统设计的一个难点,这给使用者带来了很大的麻烦,也严重制约着CCD的广泛应用。

传统的CCD驱动电路设计方法主要有单片机驱动法、IC驱动方法等,这些设计方法存在缺乏灵活性、硬件调试难度大、可移植性差等缺点[325]。本文采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)设计了全帧CCD图像传感器FTF4027M的驱动,该设计方法简单、灵活、可靠、稳定。

来,CCD技术得到了较快的发展。凭借其体积小、重

量轻、分辨率高、灵敏度高、可靠性好等优点,目前已广泛应用于影像传感、信号处理及工业检测等领域[122]。然而,由于不同厂家,甚至是同一厂家的不同型号的CCD芯片所需的驱动电路各不相同,而可

收稿日期:2006205208　　　修回日期:2006207225

作者简介:王华伟(1982-),男,河南遂平人,硕士生,主要从

事CCD相机开发研究

。

1　FTF4027M结构和工作时序分析

1.1　FTF4027M简介