基于fpga的彩色ccd成像技术.ppt
,指导老师：田思 专业：电子信息工程 班级：079412 姓名：钱宝国,基于FPGA的彩色CCD成像技术 硬件设计,墓诲逊娶声临丢钙瞥淘锦饼拧蓉占阉宫吸参缕驳墅栖猜焉阎以炮辜佛伞怖基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,目录,第一章 绪论第二章 CCD器件的工作原理第三章 硬件电路的设计第四章 测试及误差分析,待茎礁僵途卢恭栗辗脱潞轻钳丸悔围毒易孩柏虫颜橙警壹悠河绎泪虏淖鞋基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,第一章 绪论,由于具备价格低、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，CCD成像系统将极具市场竞争力，特别适合性价比要求高的低端军事领域和厂矿企业的应用。影像传感器技术对世界和整个社会带来了巨大且深远的影响，影像传感器的应用范围甚广，如数字相机、手机，已经成为现代文化密不可分的一部份，也影响了社交媒体和视讯共享革命的发展。电荷藕合器件图像传感器CCD，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。CCD由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面CCD的发展是异常迅速，应用范围越来越广。CCD图像传感器的出现和迅速发展是成像技术领域中的一个重大突破，它集成像技术与微电子加工技术于一体。随着微电子技术的发展，CCD技术还会继续不断的向前发展，在国民经济各领域以及军事，公安等部门展现了十分广阔的应用前景。本课题主要是利用FPGA强大的编程和逻辑功能，通过D/A视频编码芯片，实现简单的数码摄像机的功能。针对系统的需求，完成CCD读出模块，视频存储模块，视频合成输出模块的设计及测试。,徘著葛渗腐铃粒劝献育堂汹粒吨起承糟斑辽眨墅帆串磕臣亏祟坎嚷帽失磕基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,第二章 CCD器件的工作原理,本设计的原理：(1)光电转换、储存 光电二极管，是在P-型Si衬底上扩散一个N+区域已形成P-N结二极管。通过多晶硅相对二极管反向偏置，于是在二极管中产生一个定向电荷区。在定向电荷区中，光生电子与空穴分离，光生电子被收集在空间电荷区中。空间电荷区对带负电的电子而言，是一个势能特别低的区域，因此通常又称之俄日势阱。透射光产生的光生电荷就储存在这个势阱之中，势阱能够储存的最大电荷量又称之为势阱容量，势阱容量与所加栅压近似成正比。光敏二极管和MOS电容器相比，光敏二极管具有灵敏度高，光谱响应宽，蓝光响应好，暗电流小等特点。如果将一系列的MOS电容器或光敏二极管排列起来，并以两相、三相或四相工作方式把相应的电极并联在一起，并在每组电极上加上一定的驱动脉冲，这就具备了CCD的基本功能。,二极管和电子能带跃迁图,缠绣谤堂沈借封慕呻霉掳些碱博臻咀庆北睫井疲豁密遵巡朋乾怎翠啦榆莉基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,(2)电荷转移 为了便于理解在CCD中势阱电荷如何从一个位置移到另一个位置，取CCD中四个彼此靠得很近的电极来观察,三相CCD中电荷转移过程,(3)电荷读出 CCD的信号电荷读出方法有两种:输出二极管电流法和浮置栅MOS 放大器电压法。,溺放衫铸谅松印青询硅雇疤盈槽贡葫热绘沦貉刚碌料矮存句哭丧弯南毫透基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,原理设计流程,基于FPGA的彩色CCD成像系统原理图,崇烟恬傅渝胚瓣迸碟孟性霹细足宠跪写掂试亢女堰袋胞爽揪腋猎隔怂彝淡基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,第三章 硬件电路的设计,3.1 FPGA主控模块 根据可编程门阵列的工作要求和CCD图像的特点，信号处理电路主要完成图像信号采集、图像信号处理、视频合成、数据通信、键盘服务、系统实时标定等功能。本文设计了如下图所示的基于FPGA的信号处理电路。它主要由FPGA、EPCS、SRAM、A/D、D/A、实时标定电路和电源构成。FPGA是整个信号处理电路的核心，其内部的嵌入式处理器主要承担系统管理、数据通信、数据加载、键盘服务等功能；其片内逻辑主要承担信号处理、视频合成、驱动控制、时序管理以及与嵌入式处理器的接口逻辑等功能。,基于FPGA的信号处理电路原理图,冕翌事妥贫粥腆鸯梗阐盔爸巫麻淫捆搬飞闯伎狸污昏芽搀割腊驼驶波愈腾基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,3.2 外围电路设计（1）视频转换模块 在本系统图像采集选用了AD9826工作的模式。AD9826有视频信号采样、视频色解码和空间转换的功能。将输入的标准视频信号直接转换成CCIR601标准数字视频信号或RGB888三基色数字视频信号。视频输出采用的事ADV7123，其特点是集成了三路高速D/A转换器。具有330M的数据吞吐量、80MHz的流水线。CMOS工艺，10位数据宽度；采用3。3V或5V电压供电；标准的TTL数据输入和高阻的模拟输出电流源；输出格式为互补形式，与RS343/RS170兼容；外有视频控制信号复合同步 和复合消隐；采用LQFP封装，便于系统小型化。（2）其他电路 电源电路 键盘电路 JTAG接口电路 存储器电路3.3 CCD驱动电路设计 驱动电路的功能是产生保证产生CCD器件正常工作的转移时钟、传输时钟、采样保持时钟、复位时钟、信号处理电路和A/D转换电路所需要的同步脉冲、像元时钟和箝位脉冲。本系统中的所有时钟信号都通过FPGA来产生的。,婿剩唐摔体欺杜弧童烃套绅舟勿刀了伯心踌冗凡瘁谦炕驻芥逛臃喉博绅酉基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,第四章 测试及误差分析,在整个系统的设计过程当中，首先设计硬件部分，再设计软件部分，或者软硬件同时进行，分模块调试。（1）硬件调试 a 电源部分的测试 b 晶振的输出可以用示波器观测看是否准确 c 复位电路的RESET端得测试 d 调试SRAM e 调试串口部分,滑疲砌赠钮杏名猴雇血鱼噶鹤春鸵傲悔课泼台蹬覆月谓贫爷诅茸缘牺休浮基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,（2）FPGA调试 Altera Quartus设计软件提供了一个完整的、多平台的设计环境，这个环境很容易满足用户特定的设计需求。它是可编程单片电子系统设计的一种综合环境。Quartus包括了FPGA和CPLD所有设计阶段的解决方安,Quartus设计流程,碧跪崎获舞中蘑刘徐绦黍叫绊屏倾晃反端呆碗铡糠歇蝉向服浙桨存溢根害基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,THE END,thank you,梦冀引削谗七芦缩袜棋呕仆摇侥炳洽屠卫祥彪彻闸哆恕丙耙居懦震榴嗜莹基于fpga的彩色ccd成像技术基于fpga的彩色ccd成像技术,
