基于FPGA和USB2.0的高速CCD声光信号采集系统

4 实验数据分析

使用TEKTRONIX公司的示波器，对经过隔直处理后的RL2048P输出信号在各种实验条件下进行了测试和分析。如图2所示，VOUT为像元输出信号，每一个像元输出信号的开始都有一个同步参考信号，后面部分才为有效信号输出，由于CCD输出信号为负极性信号，所以有效信号值相对于参考信号为负。

图5为全暗条件RL2048P的输出，由于光敏面上没有光，只有暗电平信号输出，所以像元的输出有效信号几乎为零。图6为弱光条件RL2048P的输出，有效信号幅值发生了变化。图7为全亮条件RL2048P的输出，有效信号到达了饱和值。RL2048P的实际输出和理论分析一致，工作正常。声光信号通过中间有孔的不透光遮挡板照在CCD上，使用应用软件进行数据采集。从CCD Data．txt数据文件中连续提取8 192个像元点即四帧CCD数据，Matlab软件分析如图8所示。



有光照射的位置对应为高，实测数据和理论值吻合。在其他条件下也做相关实验，结果与理论基本一致。由于篇幅所限，本文不做详细介绍。实验结果表明，系统功能完整，可以实现声光信号的高速采集、传输及储存。

5 结 语

系统采用现场FPGA作为硬件设计核心，使用Veritog语言。进行硬件描述，使系统更灵活，可在线编程，便于扩展和升级。这里的CCD驱动时序采用状态机与分频相结合的新方法，实际测试驱动波形稳定且没有毛刺，CCD输出信号质量高。USB应用于Slave FIFO高速传输模式，满足了高速CCD声光信号采集的要求，具有实时性、高速、稳定、可靠等特点。