基于CPLD和接触式图像传感器的图像采集系统

接触式图像传感器CIS( CONTACT Image SENSOR )是继CCD之后于20世纪90年代研究和开发的一种新型光电耦合器件[1]。它将光电传感阵列、LED光源阵列、柱状透镜阵列、移位寄存器和模拟开关等集成在一个条状方形盒内，其工作原理与CCD较为相似，但与CCD相比，CIS具有体积小、价格低、结构简单、安装方便等优点，目前在传真机、扫描仪及条码*器等领域可完全取代CCD图像传感器。

本文介绍一种基于复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable LOGIC DEVICE )使用接触式图像传感器实现的图像采集系统。

1 系统概述

图像采集模块的框图如图1所示，CIS图像传感器在CPL的控制下，将每一个像素的灰度值以模拟电压值的形式通过串行移位方式传输出来，某个像素的电信号再经过差动放大器电路进行信号调理后，由A/D转换器将模拟电压转换数字量，通过总线的切换实现双存储区轮换工作，然后在CPLD的控制下，将转换后的数字信号暂存在存储器RAM中。

CPLD是系统的核心部件，主要完成CIS图像传感器的时序驱动、A/D转换器的控制、总线切换的控制、地址的产生，数据的存储以及与DSP处理器的协调。

总线切换是采集的关键部分，实现了图像数据存储的两帧轮换结构[2]。当CPLD向存储器RAM1写一帧图像时，DSP向存储器RAM2读取另一帧图像，当存储器RAM1写满且存储器RAM2读完时，由CPLD控制读写总线相互切换，由CPLD继续向存储器RAM2写下一帧图像，DSP向存储器RAM1读取前一帧图像，采用这种两帧轮换的设计方法使得采集和处理可以同时进行，提高了数据采集和处理的效率。

2 硬件构成

2.1 CIS接触式图像传感器

在本文的应用中，接触式图像传感器的有效扫描宽度为216mm。其光电检测单元及柱状透镜分别对应的排成线阵，共有 1728 个传感单元、能够以红、绿及红外三种光源对图像进行扫描，时钟频率为4M赫兹，型号为C2R2166289。

2.2 A/D转换器