基于usb的图像采集系统的研究与设计

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1、分类号——UDC题英题密级金亚学校代码!Q垒窆Z武多萎理歹大署学位论文目基王堕S曼丝图堡盘塞丕丝鲍塑塞鱼遮盐文StudyAndDesignontheImageAcquisitionSystem目旦签星dQ塾theUSB姓名奎造职称型整撞学位巫±指导教师单位名称自边垡堂瞳邮编垒三QQzQ论文提交日期2Q!!生§月论文答辩日2Q!!生§月2Z旦学位授予单位盍婆里王盘堂学位授予日期2Q!!生鱼旦答辩委员会主席锺。丛生。评阅人数选垄2011年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及

2、取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：烈盔焦El期：垫垡：』2关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库

3、进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生(签名)．代铉伟导师(签名)．力i．咨嗍q,e／l·占。7摘要众所周知，图像技术的基础是图像，而图像的获取离不开图像采集设备。图像采集设备不但决定了图像的质量，而且影响着图像数据的采集和传输速度。随着图像技术应用的深入，人们对图像采集设备提出了更高的要求。传统的板卡式图像采集设备已经不能满足如今的图像采

4、集需求。近来诞生的USB图像采集设备虽然解决了板卡式采集设备的部分问题，但受限于设备自身软硬件，采集速度也不甚理想。本文针对高速图像采集的实际需求，设计了一种新型的基于USB的图像采集系统。该系统主要由图像传感器、USB芯片和可编程逻辑器件组成，其中图像传感器实现图像信号的光电转换，可编程逻辑器件实现图像数据的前端采集，USB芯片实现计算机与采集设备之间的数据传输。由于可编程逻辑器件的引入，USB芯片可以从繁重的采集和传输任务中解脱出来，设备的采集和传输速度得以提高。此外，为了进一步提高其速度，本文还对

5、图像采集系统的软件部分进行优化处理。与硬件设计比较而言，图像采集系统的软件设计难度更大，主要包括可编程逻辑器件程序设计和固件程序设计。由于可编程逻辑器件需要与USB芯片以及图像传感器实现数据的无缝传输，因而其程序的时序及其重要。为了进一步提高可编程逻辑器件的数据吞吐速度，本文在可编程逻辑器件内部设计了FIFO数据缓冲区，这也进一步加大了程序设计的复杂性。虽然图像采集设备的固件程序是在Cypress公司提供的固件框架基础上实现的，但其框架内部的函数却并不相同。为了得到高效、简洁的程序，怎样优化固件程序成为

6、设计过程中的难点之一。实践证明，本文设计的基于USB的图像采集系统能够满足当前高速的图像采集和数据传输要求。关键字：图像采集，USB2．0，FIF0数据缓冲，固件程序优化AbstractAseveryoneknows，imageisthebasisofimagetechnology,whiletheprocedureofimageacquisitionCallnotbedissociatedwiththedeviceofimageacquisition．Notonlythequalityofimage，

7、butalsothespeedofacquisitionandtransmissionaredecidedbythedeviceofimageacquisition．Withfurtherapplicationofimagetechnology,peoplebringforwardhigherrequestsforthedeviceofimageacquisition·Thetraditionalcard—typedevicecallnotmeettheneedsofmodernimageacquisi

8、tion·AlthoughsomeproblemcanbesolvedbytherecentdevicebasedonUSB，thespeedofacquisitionisnotidealbecauseofthelimitationofbandwidthforUSBbusandthedefectsinhardwareandsoftwaredesign．AccordingtOtheactualneedsofhigh—speedimageacq