基于FPGA和ARM的线阵CCD信号采集器的设计

董 杰，苗长云，杨彦利，李现国

(天津工业大学电子与信息工程学院，天津 300387)

0 引言

线阵CCD以其视场大、分辨率高、价格低廉的特点，已被广泛应用于工业上动态、非接触测量和监测［1］。CCD正常工作需要特定的、精确的驱动脉冲。传统的驱动方法一般采用分立式器件实现，调试困难、灵活性差，而单片机驱动方式虽然编程较为灵活，但驱动频率较低，往往不能满足实际要求［2］。

由于工业现场环境的差异，需要调节CCD的某些特定参数。以单个FPGA作为核心处理器的CCD信号采集系统往往不能满足较为复杂的人机交互需求。现场采集的CCD数据需要远距离传输，而目前大多数线阵CCD信号采集系统多采用USB接口传输，不能组成网络，实现数据的远距离传输［1］。

本设计研制了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD信号采集器，实现了线阵CCD信号的采集、存储、处理，以及通过以太网传输到上位机的功能，具有采集信号质量好、可靠性高、传输速率高、人机交互好、组网方便等优点。

1 线阵CCD信号采集器的设计方案

采用以FPGA和ARM联合作为中央处理器的方案。FPGA选用的是XC3S500E，内部含有10476个逻辑单元、1164个可配置逻辑模块、73Kb分布式RAM、360Kb块RAM、20个可选择的18*18的乘法器、232个用户接口和92对差分接口［3］。ARM选用S3C2440芯片，这是一款低功耗、低成本、高性能的精简指令集微处理器。通过ARM强大的片内功能和良好的人机交互能力，可实现数据的高速传输和复杂指令的接收处理。

线阵CCD信号采集器是由线阵CCD，电平匹配模块，模拟前端处理模块、FPGA采集存储模块、ARM处理传输模块和网络接口组成，其组成框图如图1所示。……