基于USB接口的图像采集系统设计

论文题目: 基于USB接口的图像采集系统设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 仪器科学与技术

作者: 巫锴

导师: 袁祥辉

关键词: 图像采集

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 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。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 各种计算机接口的比较

1.3 USB接口的发展史及现状

1.4 课题的意义

1.5 本课题的研究内容和主要任务

2 USB 2.0协议介绍

2.1 引言

2.2 USB系统结构

2.2.1 USB主机

2.2.2 USB设备

2.3 USB总线的物理连接及电气特性

2.3.1 USB连接头

2.3.2 USB电缆

2.3.3 USB设备的速度识别

2.4 USB数据编码/解码

2.5 USB信息包格式

2.5.1 信息包

2.5.2 令牌包

2.5.3 数据包

2.5.4 握手包

2.6 USB的IN、OUT事务处理

2.6.1 IN事务处理

2.6.2 OUT事务处理

2.7 USB数据传输

2.7.1 控制传输

2.7.2 块传输

2.7.3 同步传输

2.7.4 中断传输

2.8 USB设备

2.8.1 USB设备状态

2.8.2 设备描述符

2.8.3 USB标准设备请求

2.9 本章小结

3 采集系统的硬件电路设计

3.1 引言

3.2 采集系统原理

3.3 DSP芯片TMS320VC5416

3.3.1 DSP简述

3.3.2 TMS320VC5416芯片

3.3.3 TMS320VC5416 PGE160的引脚分配

3.3.4 主机接口(HPI)

3.4 USB芯片

3.4.1 USB芯片的选型

3.4.2 USB控制器CY7C68013

3.5 CMOS图像传感器OV7620

3.5.1 CMOS图像传感器

3.5.2 OV7620介绍

3.6 硬件设计

3.6.1 OV7620与CPLD EPM7128的连接

3.6.2 CPLD与DSP的接口

3.6.3 EPM7128的内部逻辑电路设计

3.6.4 TMS320VC5416的外围电路

3.6.5 TMS320VC5416与CY7C68013的连接

3.6.6 CY7C68013外围电路及USB接口电路设计

3.6.7 电源模块设计

3.7 PCB设计

3.7.1 电源、地的设计

3.7.2 去耦电容的设计

3.7.3 电磁兼容性(EMC)设计

4 DSP程序设计

4.1 DSP程序开发流程和工具

4.1.1 DSP程序的开发流程

4.2.2 CCS集成开发环境

4.2 编写链接器命令文件

4.3 DSP程序的开发

4.3.1 存储器映射寄存器(MMR)的初始

4.3.2 中断服务程序(ISR)

4.3.3 HPI口的控制

5 USB固件程序设计

5.1 固件程序的作用

5.2 寄存器、缓冲区以及描述符的定义

5.2.1 寄存器与缓冲区的定义

5.2.2 描述符的定义

5.3 USB中断

5.4 固件程序的设计思路及固件架构

5.5 主程序

5.6 初始化函数

5.7 端点配置及数据传输

5.8 I~2C接口的控制

5.8 I~2C接口的控制

6 USB驱动程序及应用程序设计

6.1 WDM概述

6.2 WDM驱动程序的分层

6.3 I/O请求包(IRP)

6.4 WDM驱动程序的组成

6.5 USB设备驱动程序编程接口

6.6 应用程序设计

6.6.1 USB设备驱动程序与应用程序之间的通信

6.6.2 应用程序

6.7 USB接口的数据传输结果

7 结束语

7.1 论文的主要内容

7.2 设计的改进与完善

7.3 发展与展望

致谢

参考文献

附录作者在攻读硕士期间发表的论文

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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标签：图像采集论文;