基于1394接口的CCD相机采集系统的硬件设计

论文摘要

CCD相机的数据采集是设计实时高分辨率CCD摄像机的瓶颈,串口采集具有结构简单的特点因此被广泛应用。串口采集使用最广泛的就是USB采集和1394采集,在1394协议的基础上发展起来的1394b协议最高可以实现3.2Gps的数据采集速率,因此基于1394总线的数据采集具有着很好的应用前景。国内关于USB采集已经达到了成熟应用的地步,而关于IEEE1394的数据采集尚处于起步阶段,本论文为以后该领域的研究提供了参考。本文将设计一种基于1394总线的CCD相机采集系统,提供了一种有效的采集系统,同时为以后的基于1394b总线采集系统奠定了基础。本文的主要工作如下:研究了CCD相机的组成结构、工作原理和输出信号类型、IEEE 1394-1995和1394a协议;研究了以1394a协议基础研制的链路层芯片和物理层芯片的工作原理;提供了以PDI1394L40和PDI1394P25为基础的1394采集系统的设计方案;绘制了采集系统的原理图和PCB印制板。系统采用P89LV51为系统的MCU,MCU实现了IEEE1394协议规定的事务层协议。MCU根据1394协议规定的并且链路层控制器支持的包格式,构造需要传输的异步数据包,然后发送至链路层控制器,实现数据传输;同时分析接收到的异步数据包,按照分析的结果,发送响应的数据包。同时MCU配置链路层控制器的工作状态和工作模式。经过实际测试,目标采集板实现了配置ROM,硬件工作正常。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 电荷耦合器件（CCD）的发展和应用
• 1.2 CCD 相机及其采集系统的研究现状
• 1.2.1 CCD 相机的硬件结构
• 1.2.2 CCD 相机的工作原理
• 1.2.3 CCD 相机的输出信号简介
• 1.2.4 CCD 相机采集系统研究现状
• 1.3 本论文完成的主要工作
• 第二章 IEEE1394 协议的介绍
• 2.1 IEEE1394 的拓扑结构
• 2.1.1 节点和模块体系
• 2.1.2 拓扑结构
• 2.1.3 寻址
• 2.2 IEEE1394 的协议结构
• 2.2.1 串行总线管理层
• 2.2.2 事务层
• 2.2.3 链路层
• 2.2.4 物理层
• 2.3 IEEE1394 的通信模型
• 2.3.1 异步传输模型和服务
• 2.3.2 等时传输模型和服务
• 2.4 IEEE1394 数据包
• 2.4.1 主数据包
• 2.4.2 异步数据包
• 2.4.3 确认包
• 2.4.4 等时数据包
• 第三章 采集电路硬件设计
• 3.1 系统框架图设计
• 3.2 芯片的选择
• 3.2.1 PDI1394L40
• 3.2.2 PDI1394P25
• 3.2.3 P89LV51
• 3.3 1394 芯组电路设计
• 3.3.1 电源模块设计
• 3.3.2 链路层与物理层的电路设计
• 3.3.3 物理层与1394 插座的设计
• 3.4 MCU 模块设计
• 3.4.1 复位电路设计
• 3.4.2 下载电路设计
• 3.5 系统印制电路板设计
• 3.5.1 PCB 设计的一般原则
• 3.5.2 1394 电路板设计
• 第四章 采集板的软件设计和调试
• 4.1 异步数据的接收和发送格式
• 4.1.1 Quadlet 读请求包的格式
• 4.1.2 Quadlet 读响应包的格式
• 4.1.3 Quadlet 写请求包的格式
• 4.1.4 Quadlet 写响应包的格式
• 4.1.5 Block 读请求包的格式
• 4.1.6 Block 读响应包的格式
• 4.1.7 Block 写请求包的格式
• 4.2 通过HOST 接口接收和发送数据
• 4.2.1 读操作
• 4.2.2 写操作
• 4.2.3 异步数据包的发送
• 4.2.4 异步数据包的接收
• 4.3 配置ROM
• 4.3.1 配置ROM 的格式
• 4.3.2 测试ROM 请求包
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 采集板原理图
• 攻硕期间取得的研究成果