劉本斌 衛(wèi)壽星

摘要：在所設(shè)計(jì)的相機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)于模數(shù)轉(zhuǎn)換這個(gè)重要過程，使用AD9945作為視頻信號(hào)處理芯片，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)序電路。配合FPGA提供的驅(qū)動(dòng)控制功能，對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行編程，使得芯片發(fā)揮作用并取得非常效果，完成視頻處理系統(tǒng)中的這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：視頻處理;模數(shù)轉(zhuǎn)換;AD9945;FPGA

中圖分類號(hào)：TP29? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1009-3044（2018）34-0264-02

數(shù)字圖像處理類的應(yīng)用，都是基于將傳統(tǒng)的模擬信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息這一基本的原理。如數(shù)碼相機(jī)與傳統(tǒng)相機(jī)兩者的原理是不同的，雖然存在本質(zhì)上的差異，但是用數(shù)碼相機(jī)拍出來的照片不僅同樣逼真，而且數(shù)碼相機(jī)的后期處理更加方便和快捷，所以現(xiàn)在大部分消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用都轉(zhuǎn)為數(shù)字處理了。而在視頻信號(hào)的應(yīng)用中，最終成像的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，最主要的一個(gè)因素是相機(jī)的成像質(zhì)量。所以在這類電子產(chǎn)品的電路的設(shè)計(jì)中，對(duì)感光元件輸出的信號(hào)的處理就顯得非常關(guān)鍵了。所以，就生產(chǎn)出了專門的芯片處理這個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，下文就在所設(shè)計(jì)的電路中使用該芯片。

1 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片

在設(shè)計(jì)中所使用的AD9945是一款12位的高速CCD信號(hào)處理芯片，有如下幾個(gè)功能模塊：第一部分是處理采樣的模塊，這是信號(hào)處理的基礎(chǔ)，也是它的信號(hào)鏈的開端;第二部分功能是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，并且提供的是可編程控制的方式，可以根據(jù)需要控制放大倍數(shù);第三部分是恢復(fù)視頻信號(hào)的直流成分的鉗位電路，以使同步電平能固定不變，而不隨圖像信號(hào)的內(nèi)容產(chǎn)生變化;最后一部分是模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，前面的所有工作都是為了這最后部分的工作做的鋪墊。有了這樣的功能結(jié)構(gòu)，使得它是一款高速信號(hào)處理芯片，最高頻率可處理40 MHz的模擬信號(hào)。

2 時(shí)序電路設(shè)計(jì)

視頻信號(hào)處理過程中所有的時(shí)序驅(qū)動(dòng)信號(hào)的發(fā)生，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的驅(qū)動(dòng)，都是由FPGA器件編程實(shí)現(xiàn)。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片接收到感光元件的輸入信號(hào)后，其對(duì)應(yīng)的功能處理模塊，即內(nèi)置的直流電平恢復(fù)電路，再加一個(gè)很小的外部耦合隔直電容，使感光元件輸入來的信號(hào)的直流分量與轉(zhuǎn)換芯片的電平匹配。接著模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)感光信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣處理，雙采樣能有效地防止低頻噪音。然后模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過串行數(shù)字接口編程設(shè)置，對(duì)感光元件輸入的信號(hào)的增益進(jìn)行調(diào)整。通過程序調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使模數(shù)轉(zhuǎn)換滿量程信號(hào)達(dá)到均一化，因而提高視覺效果。感光信號(hào)中包含交流和直流兩種信號(hào)，當(dāng)感光信號(hào)被放大處理時(shí)，會(huì)丟失直流分量，所以要設(shè)計(jì)視頻鉗位電路，并處理相應(yīng)的信號(hào)。

3 模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

必須要提供各種脈沖信號(hào)給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，才能讓其發(fā)揮正常工作，這必須由時(shí)序發(fā)生器參與，才能保證其內(nèi)部寄存器有合適的值。而對(duì)這些存儲(chǔ)器的正確賦值，才能保證發(fā)出要求的時(shí)序脈沖信號(hào)，也是對(duì)感光信號(hào)進(jìn)行正確處理基礎(chǔ)。必須要處理好如下幾個(gè)方面：為了保證內(nèi)部寄存器的正確賦值，要處理好串行數(shù)字接口信號(hào);為了保證采樣的準(zhǔn)確性，要處理好相關(guān)雙采樣信號(hào);為了使同步頭固定在一條電平線，即同步電平不受圖像內(nèi)容的影響，必須要恢復(fù)它丟失的直流分量，要處理好光學(xué)暗電平鉗制。

4 結(jié)束語

在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通過對(duì)轉(zhuǎn)換芯片的電路設(shè)計(jì)，主控芯片的軟件編程，初步實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能，發(fā)揮了這款數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的作用。

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【通聯(lián)編輯：梁書】