[发明专利]一种基于FPGA实现光电CCD信号高速采集与处理的系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA实现光电CCD信号高速采集与处理的系统，由设置于所述FPGA内部的控制模块，线性CCD以及VFC器件组成，通过线性CCD将光学信号转换为模拟电压信号，转换后的模拟电压信号经过VFC器件转换为频率信号，由FPGA芯片对频率信号进行并行信号处理，找出模拟信号数值最低点。本发明解决传统CCD数据采集与处理速度慢以及控制时序不精确的问题，充分利用FPGA的数据处理能力，提高了数据采集与处理的速度。该发明属于模拟数据高速采集与处理领域。

技术领域

本发明涉及模拟数据高速采集与处理技术领域，尤其涉及一种基于FPGA实现光电CCD信号高速采集与处理的系统

背景技术

线阵电荷耦合器件广泛应用于航空，军事及民用工业领域，研发高效率的CCD数据采集与处理方法是发展的新方向。在传统模拟信号数据采集与处理方法中，通常采用积分型AD转换芯片等作为模数转换芯片，但这些类型的芯片都存在或多或少的问题，比如积分型AD转换芯片转换精度依赖于积分时间，转换速率较低。在传统模拟信号数据采集与处理方法中，通常采用单片机(MCU)作为控制器，存在采样精度不够，时序不够准确，数据处理速度慢等问题，这成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对传统CCD数据采集与处理速度慢以及控制时序不准确的问题，提供了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现光电CCD信号高速采集与处理的系统，使用FPGA与VFC器件，充分利用FPGA的数据处理能力以及精确的时序控制能力，提高数据采集与处理的速度。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明提出一种利用FPGA数据并行处理的特性来实现光电CCD信号高速采集与处理的方法。它由设置于所述FPGA内部的控制模块，线性CCD，VFC器件，数据缓冲区以及存储芯片组成，通过线性CCD将光电CCD信号转换为模拟电压信号，转换后的模拟电压信号经过VFC器件转换为频率信号，由FPGA芯片对频率信号进行并行信号处理，输出一个完整采样周期内频率最低点及其索引值。该发明属于模拟数据高速采集与处理领域。

该构思中由现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为各个模块提供时序控制，采样精度与频率更高，

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于FPGA实现光电CCD信号高速采集与处理的系统，

包括一个FPGA芯片、CCD传感器、压频转换器和存储芯片；所述FPGA芯片连接CCD传感器、压频转换器和存储芯片，CCD传感器连接压频转换器；所述FPGA芯片为CCD传感器和压频转换器提供时钟频率，保证时钟同步；FPGA芯片中的数据缓冲区，用于由压频转换器输入FPGA芯片的数据处理前的数据缓存；FPGA芯片将接收到的数据存入数据缓冲区；FPGA芯片利用数据并行处理的特性，完成对压频转换器输出数据的处理；存储芯片用于存储程序，程序掉电不丢失。

优选地，所述数据缓冲区由所述现场可编程门阵列(FPGA)内部的嵌入式存储资源构成。

优选地，所述FPGA芯片与PC机通过以太网或RS232进行通信。

优选地，所述CCD传感器通过FPGA芯片可编程输入/输出(I/O)口与FPGA芯片相连。

优选地，所述压频转换器通过FPGA芯片可编程输入/输出(I/O)口与FPGA芯片相连。

优选地，所述压频转换器通过数据总线与CCD传感器相连。

优选地，所述存储芯片通过数据总线与FPGA芯片相连。

优选地，所述FPGA芯片包括如下模块：

CCD控制模块，用于生成CCD传感器所需的时钟频率，产生CCD传感器所需的控制信号；