專利名稱：雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，特別是一種具有基于現(xiàn)場(chǎng)可編 程邏輯陣列FPGA芯片、雙路圖像采集輸入設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)圖像輸出設(shè)備接口的嵌入式數(shù)字圖 像采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的圖像采集系統(tǒng)中都有對(duì)雙路數(shù)字圖像采集的要求。而目前采用的解決方 案一般是使用通用計(jì)算機(jī)配合專用圖像采集卡配合圖像處理軟件進(jìn)行圖像采集及處理。這 種圖像采集系統(tǒng)體積大、價(jià)格昂貴、不宜攜帶。同時(shí)，構(gòu)建這樣的圖像采集系統(tǒng)耗費(fèi)大量的 時(shí)間，延長(zhǎng)工作周期。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、價(jià) 格低、便于攜帶的雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集 系統(tǒng)，其特點(diǎn)為它包括一帶有電源插座的電路板，在該電路板上固裝有一可編程門陣列 FPGA芯片，與該FPGA芯片不同引腳分別相接并固裝在電路板上的還有一組電源模塊、一 個(gè)為系統(tǒng)提供1位二值數(shù)據(jù)的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、一組為系統(tǒng)提供控制信號(hào)的3位按鍵開(kāi)關(guān)、一組可 與LCD或CRT顯示器相接的VGA顯示模塊、兩個(gè)為系統(tǒng)提供圖像數(shù)據(jù)的CMOS圖像采集模塊、 二組為系統(tǒng)存儲(chǔ)圖像的SDRAM存儲(chǔ)模塊和一連接有下載模塊的主動(dòng)串行EPCS配置模塊；其 中，下載模塊由一26針插座與一下載電路芯片組成；所述主動(dòng)串行EPCS配置模塊的輸入端 與下載模塊輸出端連接，下載電路芯片的輸入端與所述26針插座輸出端連接。 該雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)通過(guò)所述VGA顯示模塊與通用的外部設(shè)備連接；所 述26針插座的輸入接口與外設(shè)的微型計(jì)算機(jī)主機(jī)的并行接口 LPT連接。 上述的1位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的輸入端分別與所述FPGA芯片的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)端口 23連接。 上述的3位按鍵開(kāi)關(guān)的輸入端分別與所述FPGA芯片的按鍵開(kāi)關(guān)端口 24連接。 上述的2個(gè)CMOS圖像采集模塊；其中，1個(gè)CMOS圖像采集模塊分別與FPGA芯片的 第一采集端口 22連接，用以采集第一路圖像數(shù)據(jù)；另一個(gè)CM0S圖像采集模塊分別與FPGA 芯片的第二采集端口 22'連接，用以采集第二路圖像數(shù)據(jù)。 上述的二組SDRAM存儲(chǔ)模塊由4個(gè)存儲(chǔ)芯片組成，每?jī)蓚€(gè)一組。其中一組SDRAM 存儲(chǔ)模塊與FPGA芯片的第一存儲(chǔ)端口 25和第二存儲(chǔ)端口 26連接，用于存儲(chǔ)第一路圖像信 息的信息；另一組SDRAM存儲(chǔ)模塊與FPGA芯片的第三存儲(chǔ)端口 25'和第四存儲(chǔ)端口 26'連 接，用于存儲(chǔ)第二路圖像信息的信息。 該雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)所用的FPGA芯片為Cyclone系列的EP1C6Q240C6 心片。 通過(guò)該電路板上的VGA輸出接口與通用的 部設(shè)備連接，用于系統(tǒng)軟核下載，系統(tǒng)軟核下載包含JTAG 口和AS 口下載，并支持.sof和.pof兩種文件的下載方式。與下載 模塊連接的26針插座通過(guò)26芯扁平電纜與外設(shè)的微型計(jì)算機(jī)主機(jī)的并行接口 LPT連接， 可為用戶提供數(shù)據(jù)下載的通訊接口。 本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，其有益效果如下 1、采用FPGA芯片作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心芯片，將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)、CM0S傳感器、 SDRAM存儲(chǔ)器、VGA輸出接口以及電源模塊與FPGA芯片分別連接，并整合于一塊電路板上； 使用方便，體積小，便于攜帶。 2、通過(guò)VGA輸出接口與26針插座可將本實(shí)用新型的圖像采集系統(tǒng)與多種通用外 部設(shè)備和微型計(jì)算機(jī)連接；可為用戶提供數(shù)據(jù)下載的通訊接口 ；可實(shí)現(xiàn)JTAG 口和AS 口的 系統(tǒng)軟核下載；并支持.sof和.pof兩種文件的下載。 3、所用的系統(tǒng)可編程邏輯陣列FPGA芯片及連接的各個(gè)部件整合成的雙路視場(chǎng)數(shù) 字圖像采集系統(tǒng)，可用于空間探測(cè)、海底勘測(cè)、醫(yī)學(xué)、氣象、地質(zhì)勘測(cè)、軍事偵察等應(yīng)用領(lǐng)域。

圖1為本實(shí)用新型圖像采集系統(tǒng)的總體連接架構(gòu)框圖。 圖2為圖1的圖像采集系統(tǒng)中電路板的實(shí)際布局圖。 1、電源模塊2、FPGA芯片21、配置端口 22、第一采集端口 22'、第二采集端口 23、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)接口 24、按鍵開(kāi)關(guān)端口 25、第一存儲(chǔ)端口 25'第三存儲(chǔ)端口 26、第二存儲(chǔ) 端口26'、第四存儲(chǔ)端口 3、撥動(dòng)開(kāi)關(guān) 4、按鍵開(kāi)關(guān)51、51'、52、52' SDRAM存儲(chǔ)模塊 6、 6' CMOS圖像采集模塊7、下載模塊 8、 EPCS配置模塊 81 、下載端口 9、9' VGA顯示模塊 91、第一顯示端口 91'、第二顯示端口
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案。 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)設(shè)置為一塊設(shè)有電源 插座的印刷電路板。該電路板上固裝有系統(tǒng)可編程邏輯陣列FPGA芯片2，與FPGA芯片2的 不同引腳分別連接且固裝于該電路板上的還有電源模塊1，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)3，按鍵開(kāi)關(guān)4， SDRAM 存儲(chǔ)模塊51 、51， 、52、52， ， CMOS圖像采集模塊6、6， ， VGA輸出顯示模塊9、9，和一主動(dòng)串行 配置EPCS模塊8 ;其中，主動(dòng)串行配置EPCS模塊8的輸入端通過(guò)一下載模塊7與一 26針 插座(圖中未示)連接。 上述電路板上各部件的連接關(guān)系參見(jiàn)圖3。具體詳述如下由電源插座接入的+5V 直流電源經(jīng)電源模塊1轉(zhuǎn)換為+1. 5V和+3. 3V輸出的直流電源端口，直接為FPGA芯片2、 EPCS配置模塊8和下載模塊7供電；1位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)3直接與FPGA芯片2的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)端口 23連接，可為系統(tǒng)提供1位二值輸入數(shù)據(jù)；按鍵開(kāi)關(guān)4與FPGA芯片2的按鍵開(kāi)關(guān)端口 24 連接，可為系統(tǒng)提供3位控制信號(hào)輸入；兩個(gè)CM0S圖像采集模塊6、6'，其中一個(gè)采集模塊 與FPGA芯片2的第一采集端口 22連接，可為用戶采集第一路的圖像數(shù)據(jù)；另一個(gè)采集模塊 與FPGA芯片2的第二采集端口 22'連接，可為用戶采集第二路圖像數(shù)據(jù)；兩組SDRAM存儲(chǔ) 模塊分別與FPGA芯片2連接，其中，一組存儲(chǔ)模塊51、52與FPGA芯片的第一存儲(chǔ)端口 25、 第二存儲(chǔ)端口 26連接，可以存儲(chǔ)第一路圖像數(shù)據(jù)；另一組存儲(chǔ)模塊51'、52'與FPGA芯片的第三存儲(chǔ)端口 25'、第四存儲(chǔ)端口 26'連接，可以存儲(chǔ)第二路圖像數(shù)據(jù)；兩個(gè)VGA輸出顯示 模塊9、9'與FPGA芯片2的第一顯示端口 91和第二顯示端口 91'連接，可為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn) LCD或CRT顯示器的連接；26針插座選用雙排插座，其內(nèi)端與一下載芯片輸入端連接構(gòu)成一 下載模塊7，該下載模塊的輸出端與主動(dòng)串行EPCS配置模塊8輸入端連接，主動(dòng)串行EPCS 配置模塊8的輸出端與FPGA芯片2的配置端口 21連接。 其中，系統(tǒng)可編程邏輯陣列FPGA芯片2采用Altera公司Cyclone系列的 EP1C6Q240C6芯片，支持50MHz、27MHz兩種時(shí)鐘頻率，以供設(shè)計(jì)選用；該FPGA芯片通過(guò)配置 端口 21與主動(dòng)串行EPCS配置模塊8連接，下載模塊7通過(guò)下載端口 81與下載模塊7連接。 電源模塊1選用兩片型號(hào)為L(zhǎng)M317T的電源模塊，分別為FPGA芯片2提供內(nèi)核電壓(+1. 5V) 和I/O接口電壓(+3. 3V);下載模塊7型號(hào)為74HC244,下載模塊7通過(guò)26針插座與外設(shè)的 微型計(jì)算機(jī)主機(jī)的并行接口 LPT連接，可為用戶提供數(shù)據(jù)下載的通訊接口 ，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟核 設(shè)計(jì)的下載驗(yàn)證；CMOS圖像采集模塊6、6'型號(hào)為THDB_D5M，為用戶采集一路視場(chǎng)圖像數(shù) 據(jù)；SDRAM存儲(chǔ)模塊51、51'、52、52'型號(hào)為IS42S1610B，為用戶提供兩路圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；VGA 輸出顯示模塊9和9'型號(hào)為ADV7123，為用戶提供兩路圖像顯示接口。其它部件如撥動(dòng) 開(kāi)關(guān)3、按鍵開(kāi)關(guān)4與26針插座等器件均為市售通用產(chǎn)品。 圖2為本實(shí)用新型所用的印刷電路板上所有部件的實(shí)際安裝布局圖。即將如圖1 所示的部件與兩種時(shí)鐘頻率、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等部件整合于一塊電路板上，其體積小，便于攜帶， 可與多種通用外部設(shè)備和微型計(jì)算機(jī)主機(jī)連接，進(jìn)行雙路視場(chǎng)圖像采集工作。 圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖，其工作原理如下 本雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)的電路板上裝有一個(gè)電源插座，用于連接+5V直流 電源，經(jīng)過(guò)電路板上電源開(kāi)關(guān)的控制，將外部+5V電源接入電源模塊1，電源模塊1即可為 系統(tǒng)提供+1. 5V和+3. 3V的直流工作電壓，給系統(tǒng)FPGA芯片2、主動(dòng)串行EPC S配置模塊8 和下載模塊7供電；將系統(tǒng)上的26針插座(圖中未示)通過(guò)一 26芯扁平電纜與外設(shè)的微 型計(jì)算機(jī)的并行接口連接，即可以完成數(shù)據(jù)的下載；電路板上設(shè)置的50MHz、27MHz兩種時(shí) 鐘頻率可供設(shè)計(jì)選用。
權(quán)利要求一種雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，其特征在于它包括一帶有電源插座的電路板，在該電路板上固裝有一可編程門陣列FPGA芯片(2)，與該FPGA芯片不同引腳分別連接并固裝在電路板上的還有一組電源模塊(1)、一個(gè)為系統(tǒng)提供二值數(shù)據(jù)的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(3)、一組為系統(tǒng)提供控制信號(hào)的按鍵開(kāi)關(guān)(4)、一組VGA顯示模塊(9、9’)、兩個(gè)為系統(tǒng)提供圖像數(shù)據(jù)的CMOS圖像采集模塊(6、6’)、二組為系統(tǒng)存儲(chǔ)圖像的SDRAM存儲(chǔ)模塊(51、52、51’、52’)和一連接有下載模塊(7)的主動(dòng)串行EPCS配置模塊(8)；其中，所述下載模塊(7)由一26針插座與一下載電路芯片組成；該雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)通過(guò)所述VGA輸出顯示模塊(9、9’)與通用的外部設(shè)備連接；所述26針插座的輸入接口與外設(shè)的微型計(jì)算機(jī)主機(jī)的并行接口LPT連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，其特征在于所述FPGA芯片 (2)為Cyclone系列的EP1C6Q240C6芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，其特征為它包括一電路板，在該電路板上固裝有可編程門列陣FPGA芯片2，固裝在電路板上并與該FPGA芯片2不同引腳分別相接的還有電源模塊1、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)3、按鍵開(kāi)關(guān)4、SDRAM存儲(chǔ)模塊51、51’、52、52’、CMOS圖像采集模塊6、6’、VGA輸出顯示模塊9、9’、主動(dòng)串行配置EPCS模塊8與下載模塊7。該數(shù)字圖像采集系統(tǒng)體積小、便于攜帶、使用方便，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)進(jìn)行雙路視場(chǎng)數(shù)字圖像采集任務(wù)，克服了傳統(tǒng)采集系統(tǒng)體積大、價(jià)格高且依賴通用計(jì)算機(jī)配合專用圖像采集卡配合圖像處理軟件工作的缺陷。
文檔編號(hào)H04N7/18GK201499258SQ20092022273
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者關(guān)永, 尚媛園, 張偉功, 徐達(dá)維, 楊新華, 牛惠卓, 葛慶平, 趙曉旭, 馬森 申請(qǐng)人:首都師范大學(xué)