基于USB2.0的红外焦平面数据采集系统设计

论文摘要

当今红外成像技术飞速发展,红外成像技术广泛的应用于民用各个行业。红外探测器是此项技术的关键,由于探测器的一些工艺缺陷影响了图像质量,所以对探测器这些缺陷特性的研究对提高图像质量十分重要。无论是为了对红外探测器特性进行理论研究,还是视频系统与计算机数据交换的需要,提取红外探测器原始数据都显得尤为重要。本设计正是基于这一点而设计开发的。本设计是一种基于EZ-USB FX2LP的USB2.0高速数据采集系统,采用的工作模式为GPIF主动模式。本文首先介绍了课题来源和意义。接着结合本课题需要介绍了USB2.0的基础协议以及一般USB2.0的工作过程。然后针对芯片CY7C68013A-56做了详细介绍,特别对两种工作模式做了系统说明。接着从系统的硬件设计、固件程序的开发和上位机应用程序的开发都做了比较系统的研究,特别介绍了如何设计基于GPIF模式的固件程序开发和上位机应用程序设计。并对课题设计应该注意的问题也做了详细说明,最后总结了本课题存在的问题,以及对未来研究方向的一些展望。通过测试模块验证了其传输速率可以达到32Mbytes/s,通过采集红外探测器数据也可以有效的得到原始图像,这些都证明了该系统具有良好的稳定性,具备一般视频数据采集高速可靠的需求,且移植性也比较强,可以广泛引用于其他数字信号采集系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 系统需求分析
• 1.3 方案选择及技术特色
• 2 USB2.0 技术
• 2.1 USB2.0 概述
• 2.2 USB 系统组成
• 2.3 USB 的描述符
• 2.4 USB 的包结构
• 2.5 USB 的四种传输类型
• 2.6 本章小结
• 3 CYPRESS USB 芯片介绍
• 3.1 CYPRESS USB 芯片的发展
• 3.2 CYPRESS 68013 简介
• 3.3 EZ-USB FX2 ENDPOINT BUFFERS
• 3.4 FX2 的两种工作模式
• 3.4.1 Slave FIFO 模式
• 3.4.2 GPIF 主工作模式
• 3.5 本章小结
• 4 基于GPIF 数据采集系统硬件设计
• 4.1 系统架构概述
• 4.2 硬件结构设计
• 4.2.1 CY7C68013A 主电路说明
• 4.2.2 电源电路
• 4.2.3 EEPROM 电路
• 4.2.4 FPGA 外围电路
• 4.3 本章小结
• 5 采集系统软件实现
• 5.1 概述
• 5.2 FPGA 软件设计
• 5.3 CY7C68013A 固件开发
• 5.3.1 GPIF Designer 介绍
• 5.3.2 系统GPIF 波形设计
• 5.3.3 CY7C68013 固件编程
• 5.4 上位机程序设计
• 5.5 测试系统
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献