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在信息技术不断发展的今天,图像采集传输系统作为一种有效获取图像信息的技术手段,得到广泛应用。本文将基于硬件协议栈的以太网接口应用于CCD图像采集传输系统中,取代了“图像传感器+采集卡”的传统工作模式,解决了系统庞大、便携性差和传输距离有限的局限性问题,对CCD传感器的实际应用具有研究价值和参考意义。
本文在深入研究CCD的种类结构和内部电荷的转移过程的基础上,分析了图像传感器ICX424AL的结构和工作原理,提出由FPGA来产生时序信号驱动ITCCD采集数据的系统前端图像采集设计方案,并通过对以太网接口的分析,设计了基于硬件协议栈芯片W3150A+的以太网接口,通过对网络通信协议进行分析和筛选,在W3150A+上完成协议实现和数据通信。
论文从前端图像采集和后端以太网接口两方面对系统的设计和实现过程进行了详细论述,包括特性分析、器件选型、电路设计、协议实现、软核实现等。具体工作如下:利用CXD3400N设计图像传感器ICX424AL的驱动电路;以Altera公司的EP2C5T144C8为载体,采用Verilog HDL语言设计ICX424AL的驱动时序;利用AD9945处理ICX424AL的输出信号并输出数字信号;在MegaWizard上完成数据缓存的设计;以硬件协议栈芯片W3150A+为基础,配合网络接口芯片RTL8201BL,完成以太网接口设计;在NiosⅡ IDE开发环境下,设计Nios软核控制数据传输。在完成系统样机制作后,对系统的软硬件分别进行调试,并对系统组件的参数进行了测试,最后,在实验室局域网环境下利用采集软件对系统的运行结果进行图像显示测试。
测试结果显示,系统的动态范围达到了46.44dB,并能成功地实现一幅692×504图像数据的采集工作,完成350KB图像原始数据在100M以太网上的传输。结果画面显示图像质量良好,没有明显的错位和扭曲现象。表明本文所设计的系统满足设计指标要求,具备图像数据采集和远距离传输功能,对中电集团电子44所的网络相机研发具有参考价值和借鉴意义。