高分辨率高帧频CCD图像传感器驱动系统设计及实现

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CCD图像传感器具有高解析度、广动态范围、高光子转换率、低噪声和高灵敏度等优点,广泛应用于生产生活军事科研等各个领域。本文主要的工作是研究面阵 CCD图像传感器的驱动电路设计及实现,基于索尼ICX625AQA行间转移面阵CCD,设计外围驱动电路完成驱动程序编写,通过实验初步检验了驱动系统功能。  论文首先对CCD基本工作原理进行详细介绍,阐述其关键技术参数,对面阵CCD图像传感器常用驱动电路专用 IC法和可编程逻辑器件法进行了深入分析,对两种驱动电路设计方案优缺点进行对比讨论并在对其设计方案分析的基础上,吸取优点提出驱动系统总体设计方案。  其次,根据已确定的总体设计方案,选取高分辨率高帧频的面阵 CCD图像传感器ICX625AQA,在深入了解其工作原理的基础上选取主控芯片、水平时钟驱动芯片、垂直时钟驱动芯片和电源供电芯片,详细分析所选芯片功能,最终确定电路设计原理方案并设计完成驱动电路的硬件部分,同时根据传感器需求选取相应光学镜头。  对已完成的硬件驱动电路进程驱动程序编写,为了充分发挥主控芯片现场可编程逻辑阵列(FPGA)适于并行操作的特性,采用verilog HDL语言进行驱动时序发生部分程序设计,充分发挥了硬件描述语言在时序操作上的能力,同时为方便数据读出及程序流程控制采用NIOS软核进行主控及数据接口等程序设计,并将verlog HDL编写的程序封装成符合AVALON总线规则模块挂载于NIOS系统中,使两部分程序联合起来。  最后,对驱动系统进行仿真检测及实验调试,对关键信号使用Signal TAP工具进行仿真,对驱动信号进行实验检测,经仿真及实验表明,所设计 CCD图像传感器驱动系统能够输出CCD图像传感器所需驱动信号。
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