通用线阵CCD采集系统设计

摘要：针对设计微型光谱仪时常会根据需要更换CCD，PDA的现状，采用Cypress公司的AD21310和Cyclone系列FPGA设计适用于多种线阵CCD和小型面阵CCD的通用采集系统，设计16口入8口出异步FIFO。提供192 Kb高速缓存空间。USB器件采用快速读入方式，极大提高了数据传输速度。系统实现了多种线阵CCD采集，同时也实现了相关双采样技术，具有快速、便捷、模块化的特点。
关键词：数据采集；CCD；FIFO；USB


1 引言
　　随着微型光谱仪快速发展，CCD和PDA广泛使用，CCD和PDA的种类型号越来越多，每种型号都需要专门的驱动采集板，使得开发产品周期长、费用大。这里提出一种基于FPGA和USB的通用CCD采集系统设计方案。该系统在不改变硬件的情况下可以采集多种CCD，并上传至PC机，使用软件处理采集到的数据。

2 通用CCD采集系统设计
　　系统部署图如图1所示。系统硬件分为接口板、通用驱动采集板、计算机。接口板匹配驱动信号，将CCD输出视频信号通过前置处理后链接到CCD通用采集板。在CCD通用采集板中，A/D转换器对视频信号进行模数转换后，按帧暂存在FPGA内的FIFO中，通过USB快速块传输模式上传到计算机中．最后计算机软件MEMSpector处理并显示采集到的谱线。






　　通用性是由通用CCD驱动模块和16In8Out异步FIFO实现的。根据不同类型的CCD编制不同的CCD驱动模块，采用16In8Out异步FIFO，FIFO根据CCD驱动模块提供的FS帧同步来确定暂存A／D转换一帧像元数，实现了采集A／D转换数据与USB传输的分离，在修改或升级CCD驱动时，无需修改采集和数据输出代码，实现了通用性。
2．1 CCD接口板
　　由于大多数CCD管脚不兼容，视频输出电压也不同。CCD接口板提供CCD插座和转接CCD驱动信号以及输出信号电压匹配。CCD接口板是各种类型CCD链接到通用CCD采集板的纽带。