基于USB接口的图像采集系统设计

摘要

图像信号的采集和处理在科学研究、工农业生产、医疗卫生、公共安全等领域得到了越来越广泛的应用，而这些工作都需要一套高速的图像系统来完成。同时图像采集也是进行图像处理、图像压缩、图像识别的基础，所以对图像采集系统的研制有着重要的现实意义和价值。要对图像进行采集就需要一种高速的，能进行长时间、大吞吐量数据传送的计算机接口。USB 2.0接口就是一种符合图像采集要求的计算机接口。同时USB接口还具有支持热插拔、占用系统资源少、易于扩展、使用方便等优点。当前，计算机的许多外围设备都采用了USB接口来实现与计算机间的数据通信。 本课题“基于USB接口的图像采集系统设计”，就是要设计一套高速的图像数据采集卡，并通过该采集卡上的USB2.0接口来实现高速的数据传输，将数据送到计算机去进行存储和显示。在课题研究中，设计了图像采集卡的硬件电路，制作了PCB板，并对图像采集卡的软件部分进行了开发。该图像采集卡由五大部分组成：CMOS图像传感器电路、CPLD控制电路、SRAM存储器、数字信号处理器DSP和基于USB 2.0接口的数据传输部分。 论文将USB接口与其它计算机接口进行了比较，总结出USB接口的优点，并深入地研究了USB 2.0协议。 在硬件设计方面，论文提出了图像数据采集系统总体方案，设计了图像采集卡的工作原理，介绍了采集系统中用到的主要芯片以及系统硬件电路中主要模块的设计、CPLD内部逻辑设计和PCB设计等内容。 在软件设计方面，论文讲述了采集系统的DSP程序的设计开发过程；还在USB2.0协议的基础上提出了采集系统的CY7C68013固件程序的设计思路。在完成采集系统固件程序开发的基础上，论文对固件程序中主程序、初始化函数、端点配置以及GPIF接口设计等内容进行了论述。WDM驱动程序是实现访问和控制硬件的软件接口，应用程序为用户提供界面并最终将USB数据传输的结果提供给用户，论文叙述了采集系统的USB接口WDM驱动程序和应用程序的开发。论文实现了从DSP到计算机的数据传输，并给出数据传输的结果。