基于FPGA和USB接口的验光仪控制系统设计方案

行上位机与设备进行通信，所以上位机应用程序要通过USB驱动实现对设备的访问，编写上位机的应用程序必须符合USB驱动定义的接口规范。一般来说，使用Driver Wizard生成一个驱动工程后，会同时生成一个ioctl.h的文件，这个文件就是建立应用程序和驱动之间的桥梁，它定义了驱动程序的接口，在编写应用程序的时候需要将它引用进去。

　　上位机应用程序整体划分6个区域，视频显示区域、（直接控制）操作区域、MOTOR控制区域、LED控制区域、实时处理（数据）显示区域、状态反馈数据显示区域。

　　本系统人机交互功能在windows平台上使用VC++6.0编译环境设计完成，可以直观显示跟踪对焦过程，并进行简单控制的可视化人眼跟踪控制程序，通过人机界面实现对人眼跟踪系统的完全控制。完成的人机交互界面（上位机应用程序），具体实现代码不再敖述。

　　5.系统的搭建及测试

　　全自动电脑验光仪控制系统整体分为上位机和下位机两部分，通过USB总线进行连接通信，配合完成整个系统功能。通过VC6.0++开发环境编程实现windows平台的上位机软件，可通过其人机交互界面对设备进行控制。上位机软件实现了对电脑验光仪机头内CCD摄像头的控制、对视频数据的实时采集处理、下发各种控制指令、显示数据信息等功能。

　　在搭建好的工作平台上进行完整的系统测试，结果如图3所示，在人机交互界面可以清晰完整的观察到已完成跟踪后采集的图像。

　　通过对测试结果分析，本控制系统可以很好的完成跟踪任务，识别准确、跟踪迅速、对焦精确，充分验证了本系统的可行性，基本达到了设计预期。

　　6.结束语

　　本方案利用PC和FPGA配合设计出了一套完整的控制系统，充分发挥了PC机在图像处理、人机交互方面的特长以及FPGA硬件资源多、可重构性强的特点，极大的提高了系统的实时处理能力，缩短了跟踪时间，提高了跟踪效率。经系统的测试表明本方案设计的电脑验光仪控制系统将会是整个验光仪系统中不可缺少的一部分。