EDA/PLD中的应用CPLD及EPP技术对CCD信号像素级的高速采集(图)

前言　　CCD(Charge Coupled Device)，即电荷耦合器件，是20世纪70年代初发展起来的新型的固体成像器件，CCD芯片借助于必要的光学系统和合适的外围驱动与处理电路，可以将景物图像，通过输入面空域上逐点的光电信号转换、存储和传输，在其输出端产生一时序视频信号，并经末端监视器同步显示出人眼可见的图像。随着CCD技术的迅猛发展，针对CCD信号的采集以及采集之后的信号如何与计算机进行信息通信，就成为CCD应用的一个重要问题，而能够针对CCD每一个像素进行高速采集并实时地传输给计算机处理，将会大大地提高采集到的CCD信号的精度并解决实时处理的问题。 EPP技术和CPLD技术　　E 《EDA/PLD中的应用：CPLD及EPP技术对CCD信号像素级的高速采集》 在现代科技领域，电荷耦合器件（CCD）被广泛应用于图像采集，尤其是在光学成像、天文观测、工业检测和医学成像等场景。CCD通过将光信号转化为电信号，再经由驱动电路和处理电路转化为数字信号，从而实现图像的数字化。随着技术的发展，如何高效、准确地采集和处理CCD产生的信号成为关键问题。 EPP（Enhanced Parallel Port，增强型并行接口）技术在此扮演了重要角色。EPP是一种能够进行高速双向数据传输的技术，能够区分数据和地址，并且支持高速方向转换，非常适合用于数据采集系统。它在一个ISA总线周期内即可完成数据读写的握手联络，数据线的双向性和控制信号使得数据和地址信息得以有效区分。EPP模式下的四种操作——地址写入、数据写入、地址读取和数据读取，使得数据和控制信息的交互变得更加灵活。在实际应用中，EPP通常使用378h至37fh的基地址进行通信。 CPLD（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）则是解决这一问题的另一利器。CPLD能够将复杂的数字电路集成到单个芯片上，不仅缩小了电路板的体积，还因为其可编程性使得电路设计、升级和修改变得简便。在CCD信号采集系统中，CPLD结合A/D转换器和FIFO缓存器，可以有效地管理和控制数据流，确保CCD每个像素点的电压值被准确、快速地转化为数字量并传输到计算机。 CCD信号采集系统通常包含CCD数字传感器、A/D转换器、FIFO、CPLD和计算机。A/D接收CCD信号并转换为数字量，送入FIFO，CPLD则协调A/D和FIFO的速度差异，控制数据传输。CPLD内部的逻辑电路，如2选1数据选择电路、工作触发电路、CCD积分时间选择电路和FIFO工作状态控制电路，共同确保了系统的稳定运行。在数据传输过程中，通过比较采集脉冲和读取脉冲的数量，保证了FIFO内的数据实时读取，提高了采集效率。 此外，为了充分利用并行口的传输速度并保证数据完整性，数据读取通常会被分成两次，每次读取一半位数，并加上高低位标识。这种策略使得计算机在接收到数据后能正确解析每个像素的高低位信息。 驱动程序是连接硬件和软件的关键环节。在本例中，采用VC++编写驱动程序，可以充分利用其对底层操作的强大支持，实现对并行口的精确控制，从而保证采集系统的高效运行，并具备良好的抗干扰性能。 总结来说，EPP技术和CPLD在CCD信号采集系统中的应用，实现了像素级的高速采集和实时处理，极大地提升了数据精度和系统的实时性。通过精心设计的硬件电路和驱动程序，可以构建出一套高效、可靠的CCD图像采集解决方案。