CCD相机的高速数据采集系统设计

送给主机，主机根据ID数据选择合适的固件程序下载到USB芯片内。最初的列举完成后，USB主机驱动芯片复位，然后CY7C64613按照用户设备重列举，执行内部固件程序，实现设备的初始化和与主机间的通信。EEPROM芯片24LC32A具有功耗低、允许工作电压范围宽、容量大、支持IIC总线协议、占用I/O端口少、扩展方便、读写简单等优点。其中WP为保护引脚，为高电平时，只能对该器件进行读操作，用于硬件数据保护；为低电平时，可进行读写操作。电路图如图3所示， 其中由于SCL和SDA引脚都是漏极开路和迟滞输入的，因此必须外接2.2 kΩ的上拉电阻。

本设计采用EZ-USB芯片提供的一种高速数据传输模式，即GPIF模式，它是一种内部主机控制模式，使用内部集成的高效控制逻辑来取代外部的微控制器进行EZ-USB端点FIFO的控制。在GPIF模式下，为了获得IDT7204中的数据，将CTL0与R引脚相连，在每个R的低电平时期将数据从外部FIFO IDT7204中读出。RDY1与EF相连，如果外部IDT7204为空，则EF为低电平，GPIF用这个引脚控制读数据。IDT7204指针在数据传输过程中自动增加，当IDT7204指针为满时，数据传送完成，进入空闲状态，否则数据没有完全传输完毕，这时就要继续等待数据从IDT7204中传输过来，这就保证了IDT7204中的数据实时、安全地传送到PC中。GPIF模式下的IDT7204读波形图如图6所示[4-5]。

2 软件开发

USB外设所必须的驱动程序、应用程序以及固件程序的开发可以利用Cypress公司提供的CY7C64613的开发包。驱动程序在Cypress提供的通用驱动程序CYUSB.SYS的基础上，通过调用主机控制函数库CyAPI.lib中的函数开发USB 设备。固件设计可以用提供的固件封装包来实现，封装包里含fw.c、periph.c、lp.h、lpregs.h等文件，实现EZ-USB 芯片的初始化、USB标准设备请求的处理和USB挂起电源管理等服务。固件和驱动程序设计好后，可以用Cypress公司提供的EZ-USB Control Panel软件进行调试，固件工作流程如图7所示。

上位机应用软件的工作流程如图8所示。该应用软件可以控制相机的曝光时间、对采集的图像进行刷新、重采样、对图像的灰度、对比度拉伸和图像降噪（滤波）等操作，并可以对图像进行多种格式的打开和存盘。

CCD相机数据采集系统的设计完成了从总体方案设计到软、硬件调试等一系列过程，采用EZ-USB控制器实现了系统的即插即用，应用GPIF工作模式满足了CCD高速数据采集时数据传输带宽的要求。经初步测试，其性能和指标达到了预期的要求，为以后CCD相机的研制奠定了坚实的基础。

发布者：小宇