基于FPGA和EPP的图像传感器高速数据采集系统
USB、串口、并口是PC机和外设进行通讯的常用接口，但对于数据量大的图像来说，若利用串行RS-232协议进行数据采集，速度不能达到图像数据采集所需的要求；而用USB进行数据采集，虽能满足所需速度，但要求外设必须支持USB协议，而USB协议与常用工程软件的接口还不普及，给使用带来困难。有些用户为了利用标准并行口(SPP)进行数据采集，但SPP协议的150kb/s传输率对于图像数据采集，同样显得太低。因此,为了采集数据量大的图像数据,本文采用了具有较高传输速率的增强型并行口协议(EPP)和FPGA，实现对OV7620CMOS图像传感器进行高速数据采集，它最高速率可以达到2Mb/s。
硬件电路方案
图1为基于FPGA和EPP技术对OV7620CMOS图像传感器的高速数据采集系统原理框图，它主要由三部分组成：OV7620的参数配置电路、图像采样电路以及PC读取数据电路。
图1 系统原理框图
OV7620的参数配置电路
系统在上电后需要对CMOS采像芯片进行初始化，以确定采集图像的开
窗位置、窗口大小和彩色或黑白工作模式等。这些参数的配置是通过OV7620芯片上提供的SCCB接口进行的。
SCCB接口是采用一种简单、双向二线制的同步串行总线I2C总线，接口引线有SCL和SDA。由于89C2051没有标准的I2C总线接口，可以用软件程序来模拟I2C总线，OV7620开窗位置和开窗大小、黑白和彩色模式以及扫描方式均可通过相应寄存器来设置。这些寄存器都是可读/写的，具体操作方法如下：可以采用页写的方式，即在写寄存器过程中要先发送写允许指令OX42，然后发送写数据的目的寄存器地址，接着为要写的数据。写完一个寄存器后，CMOS会自动把寄存器地址加一，程序可继续向下写，而不需要再次输入地址。读寄存器是同样过程，只不过指令改为OX43。
I2C总线功能的实现完全是依靠SCL、SDA线上电平的状态以及两者之间的相互配合实现的。I2C总线规约中规定的条件如下：
启动时序：SCL为高电平时， SDA出现一个下降沿；
传输时序：在启动条件满足后，SDA为稳定数据状态, SCL产生一个正脉冲，将传送一位数据；
应答时序： 在从机接收到一个完整的数据字节时，在主机释放SDA的情况下，主机给SCL输出一个正的时钟脉冲,从机将SDA拉低，以表应答；
停止条件：当SCL为高电平时，SDA出现一个上升沿，该条件可以解决多机竞争的问题，即在两个器件对话时，第三者插入会终止前者的数据通信,其主要特点在于各器件每一位都在判断总线的状态。
I2C总线的启动和停止条件如图2所示。
图2 I2C总线的启动和停止条件
图像采样电路
在隧道的平行度、无损检测、垂直度测量仪中常选用的图像分辨率为320
评论