基于FPGA的纸币图像采集系统设计是针对清分机图像采集的需求而开发的一种解决方案。FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种可以由用户进行编程来实现特定功能的集成电路，具有灵活性高、开发周期短、成本低、功耗小和稳定性高的特点。本文提出的基于FPGA的图像采集系统，能快速准确地处理纸币图像数据，其核心模块包括CIS（接触式图像传感器）采集模块、A/D（模数）转换模块以及FPGA与DSP（数字信号处理器）之间的数据传输缓存模块。系统设计允许根据不同的应用场景对各模块进行编程，从而满足特定需求，确保了其通用性和灵活性。
在系统的总体架构中，采用了Altera公司的Cyclone II系列FPGA芯片，该系列芯片内部资源丰富，包含了大量逻辑单元（LE），可用于实现RAM块、乘法器等硬件资源，为数字信号处理提供了支持，并且具有满足大量数据吞吐需求的I/O接口。Altera公司提供的Quartus II仿真软件提供了方便的编程和时序仿真环境，使得开发过程更加高效。本系统中特别选用了EP2C5Q208C8N这款Cyclone II系列芯片。
图像采集系统的核心流程是，首先通过CIS传感器采集到纸币的模拟图像信号，然后将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号。在此过程中，CIS的正常工作需要FPGA提供的行同步信号SI和像素同步时钟信号CLK。这些信号控制CIS传感器的模拟信号输出，通过同步信号的上升沿触发扫描的开始和信号的输出。本设计采用的CIS传感器具有三路输出，因此一次扫描可以获得1728个像素的数据。
在数字信号处理方面，FPGA展现了强大的并行性和扩展性，能够设计出高速的FIR（有限冲激响应）数字滤波器，这对于图像采集系统的性能至关重要。FIR滤波器因其任意幅频特性和严格的线性相频特性，成为数字信号处理系统的基础元件。与传统的串行运算为主的DSP芯片相比，FPGA的并行处理能力使其在处理速度和效率上有显著优势。在本文提出的系统中，利用FPGA代替DSP，对AD转换后的数字信号进行FIR滤波处理，然后再将图像数据送入FIFO（First-In First-Out，先进先出）进行缓存。
数据传输缓存模块是FPGA与DSP之间进行数据交互的桥梁。经过CIS传感器采集的图像数据首先被送入FPGA，通过FPGA的内部逻辑处理后再通过FIFO传输到DSP芯片中。在DSP中，图像数据可以进行进一步的处理和识别。而FPGA对数据的处理包括实现FIR滤波算法，有助于改善图像的质量。
基于FPGA的纸币图像采集系统设计实现了高速实时的图像采集，并且具有成本效益高、功能集成化、实现简单和修改方便的优点。随着FPGA在数字电路设计领域的发展，预计FPGA将在图像采集和处理领域获得更广泛的应用。
