一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采集系統(tǒng)，具體是一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的橋梁，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用日趨廣泛，不斷涌現(xiàn)的新理論、新算法，加之?dāng)?shù)字信號(hào)處理器件性能的提高，推動(dòng)了圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展。目前，常用系統(tǒng)的速率一般在幾MSps?幾百M(fèi)Sps，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器送入性能較低的控制器處理器，或通過(guò)各種總線送入微機(jī)，數(shù)據(jù)得不到及時(shí)處理，難以滿足實(shí)時(shí)性的要求，且采樣控制接口電路需占用大量的控制器資源和總線資源。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]—種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號(hào)濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，所述前端信號(hào)濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊；所述攝像頭模塊A、攝像頭模塊B均通過(guò)直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路連接前端信號(hào)濾波緩存模塊，直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路包括放大器Ul和電阻Rl，攝像頭模塊A采集的信號(hào)輸入放大器Ul同相輸入端，放大器Ul反相端分別連接放大器Ul輸出端和電阻RL電阻Rl另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINB連接電阻R2，電阻R2另一端分別連接接地電容Cl、接地電容C2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VREF，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳SENSE接地。
[0006]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述控制器分別通過(guò)串行外設(shè)接口 SPI和外部存儲(chǔ)器接口 EMIF連接FPGA模塊。
[0007]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述控制器采用TMS320C6416。
[0008]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B均采用AD9240。
[0009]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述放大器Ul采用AD746。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)是基于TMS320C6416和FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高速雙通道數(shù)據(jù)采集，節(jié)約控制器資源和總線資源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，非常適合推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)中直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014]請(qǐng)參閱圖1?2，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號(hào)濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，前端信號(hào)濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊；攝像頭模塊A、攝像頭模塊B均通過(guò)直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路連接前端信號(hào)濾波緩存模塊，直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路包括放大器Ul和電阻R1，攝像頭模塊A采集的信號(hào)輸入放大器Ul同相輸入端，放大器Ul反相端分別連接放大器Ul輸出端和電阻R1，電阻Rl另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINB連接電阻R2，電阻R2另一端分別連接接地電容Cl、接地電容C2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VREF,模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳SENSE接地。
[0015]控制器分別通過(guò)串行外設(shè)接口 SPI和外部存儲(chǔ)器接口 EMIF連接FPGA模塊。
[0016]控制器采用TMS320C6416。
[0017]模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B均采用AD9240。
[0018]放大器Ul采用AD746。
[0019]本實(shí)用新型的工作原理是:通常，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳輸是通過(guò)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但對(duì)于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種方法有較大的局限性，因?yàn)楦咚貯/D建立穩(wěn)定的工作狀態(tài)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，頻繁改變A/D的工作狀態(tài)會(huì)影響測(cè)量精度，甚至造成信號(hào)失真，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9240的時(shí)序控制與傳統(tǒng)的A/D有所不同，完全依靠時(shí)鐘控制采樣、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出，在第一個(gè)時(shí)鐘的上升沿開(kāi)始采樣轉(zhuǎn)換，第4個(gè)時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在Dl?D14端口上，本實(shí)用新型系統(tǒng)自通電時(shí)起，模數(shù)轉(zhuǎn)換器始終處于工作狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)不停進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以減少誤碼率，提高采樣精度。本實(shí)用新型中，攝像頭模塊A和攝像頭模塊B被采樣信號(hào)為O?5V的模擬信號(hào)，模擬輸入采用直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路，系統(tǒng)為雙通道輸入同時(shí)采樣，在選擇前向通道的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，選用了高速雙通道放大器AD746，以實(shí)現(xiàn)2個(gè)通道的單位放大跟蹤。
[0020]在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，本實(shí)用新型采用了 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)的緩存和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬁刂?，其芯片選用Spartan3E系列FPGA，Spartan3E是一款高性能低價(jià)格的可編程邏輯器件，集成度高體積小，具有豐富的邏輯單元和存儲(chǔ)單元，其內(nèi)部的BlockRam可以配置為大小不同的各種類(lèi)型存儲(chǔ)器，如單口 RAM、雙口 RAM和同步FIFO。經(jīng)分析認(rèn)為FIFO更適合作為A/D采樣數(shù)據(jù)高速寫(xiě)入的存儲(chǔ)器。FIFO存儲(chǔ)器就像數(shù)據(jù)管道一樣，數(shù)據(jù)從管道的一頭流入，從另一頭流出，先進(jìn)入的數(shù)據(jù)先流出。FIFO具有2套數(shù)據(jù)線而無(wú)地址線，可在其一端寫(xiě)操作而在另一端進(jìn)行讀操作，數(shù)據(jù)在其中順序移動(dòng)，從而達(dá)到很高的傳輸速度和效率，且由于省去了地址線，有利于PCB板布線。采用FIFO構(gòu)成高速A/D采樣緩存時(shí)，由于轉(zhuǎn)換速度較快，如果直接將ADC采樣后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到FIFO中，對(duì)時(shí)序配置要求非常嚴(yán)格，如果兩者時(shí)序關(guān)系配合不當(dāng)，就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)出錯(cuò)或者掉數(shù)，利用FPGA可以方便地控制時(shí)序和數(shù)據(jù)傳輸，簡(jiǎn)單、可靠地實(shí)現(xiàn)采樣和存儲(chǔ)。
[0021 ] 本實(shí)用新型利用FPGA構(gòu)造了 2個(gè)完全一樣的FIFO，將2路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分別送入2個(gè)FIFO中，實(shí)現(xiàn)雙通道采樣數(shù)據(jù)的緩存和傳輸，設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘和FIFO寫(xiě)時(shí)鐘為同一時(shí)鐘源，自上電起，A/D和時(shí)鐘電路一直處于工作狀態(tài)，不停地進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但數(shù)據(jù)是否寫(xiě)入到FIFO中，由FIFO的寫(xiě)使能信號(hào)來(lái)決定，當(dāng)控制器發(fā)出寫(xiě)使能信號(hào)有效時(shí)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)才能存儲(chǔ)到FIFO中。A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出和轉(zhuǎn)換時(shí)鐘有一定的相位差，在FPGA內(nèi)部，可通過(guò)延時(shí)或時(shí)鐘管理器來(lái)滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間，保證數(shù)據(jù)不失碼地傳輸?shù)紽IFO中，F(xiàn)PGA的作用除了構(gòu)造FIFO以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道復(fù)用外，還可以作為協(xié)處理器由控制器控制來(lái)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單高效的數(shù)據(jù)預(yù)處理(如插值、取平均、FIR濾波等)，以減少控制器處理的數(shù)據(jù)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號(hào)濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，其特征在于，所述前端信號(hào)濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊；所述攝像頭模塊A、攝像頭模塊B均通過(guò)直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路連接前端信號(hào)濾波緩存模塊，直流耦合單端輸入驅(qū)動(dòng)電路包括放大器Ul和電阻Rl，攝像頭模塊A米集的信號(hào)輸入放大器Ul同相輸入端，放大器Ul反相端分別連接放大器Ul輸出端和電阻R1，電阻Rl另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINB連接電阻R2，電阻R2另一端分別連接接地電容Cl、接地電容C2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VREF，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳SENSE接地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器分別通過(guò)串行外設(shè)接口 SPI和外部存儲(chǔ)器接口 EMIF連接FPGA模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器采用TMS320C6416。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B均采用AD9240。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器Ul采用AD746o
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)，包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號(hào)濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，前端信號(hào)濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊。本實(shí)用新型圖像數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)是基于TMS320C6416和FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高速雙通道數(shù)據(jù)采集，節(jié)約控制器資源和總線資源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，非常適合推廣使用。
【IPC分類(lèi)】G05B19/042
【公開(kāi)號(hào)】CN204925703
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520509603
【發(fā)明人】吳曉華
【申請(qǐng)人】陜西思杰智能科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日