基于CPLD和VHDL的线阵CCD驱动电路的设计

格式：pdf
大小：181.26 KB
文档页数：4

下载文档原格式

线阵CCD驱动电路的可编程设计与实现

参考文献
1 冼进. Verilog HDL数字控制系统设计实例. 北京 : 中国水利水电出版社 , 2007: 232—235
2 元华明. 高分辨率全帧 CCD 驱动电路技术研究. 西安 :中国科学院研究生院 , 2006: 7—10
3 求是科技. CPLD / FPGA 应用开发技术. 北京 : 人民邮电出版社 , 2005: 23—35
END;
2. 3 驱动电路时序仿真与实验测试采用 EPM7064STC44210 作为目标器件 , 用
VHDL 语言描述整个设计 ,并在 QuartusⅡ5. 1 集成环境下完成整个设计的输入、编译、仿真 ,最终生成编程烧录文件。在仿真过程中 ,将 CP的周期设为 250 ns,即 CP的频率为 4 MHz。仿真波形图如图 3 所示。
4106
科学技术与工程
8卷
从仿真图中可知 , sh高电平脉冲宽度为 4个 CP 周期即 1 μs, fm、fccd频率分别为 2 M、0. 5 M ,恰好是 TCD132D 手册中的典型驱动频率要求 ,可见符合设计要求。
由于 sh 的时间比较长 (在本设计中设定为 10000个 CP周期 ) ,在仿真图中不能完全表现出来 , 然后对实际电路使用示波器 (型号为 R IGOL DS5152M )进行测量 ,实测波形图如图 4、图 5所示 , 对比可得出仿真结果和实测结果吻合。电路可稳定输出 1M 的像元同步脉冲 (它与 CCD 驱动脉冲同频率 ) , 此处行同步脉冲周期即 CCD 积分时间为 1. 156 m s,实际应用时由于考虑到光照强度的问题 , 积分时间没有设为 2. 5 m s,而是 1. 156 m s(编程时 r 最大值取为 4 624) ,这里即体现了积分时间可调的可编程设计思想。

基于CPLD的CCD驱动时序的设计

CCD 模块实现的功能是将输入 ( CLK)为 4 MHz 的脉冲信号变成为频率为 1 MHz、占空比为 1 ∶3的方波脉冲 ,即复位脉冲 ,且经过 8 分频得到一个频率为 0. 5 MHz的方波脉冲 ,作为转移脉冲。 SH 模块是计数器模块 ,当计数值达到预设值时 ,即产生一个持续高电平。BLOCK模块的功能是把 CCD 模块产生的 a1 信号和 SH模块产生的 C21信号进行组合逻辑运算得到转移脉冲 SH 和时钟脉冲 Φ1、Φ2。
CCD 驱动电路的总体设计思想是将驱动时序分成 CCD、SH、和 BLOCK这 3个模块 ,见图 4。每个模块内部都用 VHDL编写 ,从而大大降低设计的复杂性。
图 3 TCD 1206SUP 完整的驱动时序
1. 2 EPM 7128 EPM7128属于 A ltera 公司 MAX7000 系列 CPLD
吴海青 ,等 :基于 CPLD 的 CCD驱动时序的设计
·微电子与基础产品 ·
a1: p rocess( clk) begin if clk’event and clk = ’1’ then if tb1 < 7 then tb1 < = tb1 + 1; else tb1 < = 0; end if; end if;
(复杂可编程逻辑器件 ) ,是以第二代多阵列 (MAX)结构为基础的高性能 CMOS EEPMOS器件 ,其特点是 :逻辑密度达 2 500个可用门 , 128 个宏单元 ;引脚到引脚的逻辑延时为 6 ns,计数器工作频率 151. 5 MHz; 33 V 或 5 V 电源供电 ;具有可编程保密位 ,为设计提供全面保护 ,最大用户 I/O 数目为 100 个 , 84 引脚等多种封装形式 ; A ltera公司 QUARTUSⅡ开发系统提供应用设计支持。

基于CPLD和VHDL的CCD驱动时序电路的设计

一
ＰＤ法却具有结构简单，产生较高驱动频率等优点，兼Ｌ能更具ＨＬ硬件描述语言）述功能，得驱动电路设计更加轻松，Ｄ（描使时序信号稳定性更强。现在ＣＬ以其规模大、在系统编程ＰＤ（Ｐ、度快、靠性高、现了硬件的软件化设计等优点，经Ｉ）速Ｓ可实已成为数字系统设计的主流。此类芯片也非常适合ＣＤ驱动电路Ｃ
（）ＰＯＭ驱动法三ＥＲ
ห้องสมุดไป่ตู้
ＥＲＭ驱动法是在ＥＲＭ中事先存放驱动ＣＤ的所有Ｐ０ＰＯＣ时序信号数据，计数电路产生ＥＲＭ地址，而使ＥＲＭ由ＰＯ从ＰＯ输出特定的时序信号，编制ＥＲＭ程序单调繁冗、出现错但Ｐ０易误，调试带来困难。给
阵ＣＣ的驱动时序电路设计。通过在ＭｏｅｉＳＤｄｌｍｓＥ平台下对驱动时序仿真，并进行实际测量，明该设计方法的可行性。结果表明证
该设计方案实现了对ＣＣＤ器件的时序驱动。
关键词：ＰＤ；ＤＬＣＣＬＶＨ；ＣＤ；动时序电路驱
问题。因此ＣＤ驱动时序电路的设计，成了ＣＤ应用技术中Ｃ就Ｃ
来实现，目前的单片机时钟频率较低，此由指令产生多路脉而因冲时，最高频率也不过几百千赫兹，达到兆赫级的ＣＤ驱其要Ｃ动频率则无能为力。

基于VHDL的彩色线阵CCD驱动电路设计

目录1 技术指标 (2)1.1 实验目的 (2)1.2 实验要求 (2)2 实验所需设备及实验原理 (2)2.1实验设备 (2)2.2 CPLD驱动基本原理 (2)2.3 CCD驱动时序要求 (5)3 实验内容及步骤 (8)3.1实验内容 (8)3.2实验步骤 (8)4 实验过程分析 (9)4.1 变频部分 (9)4.2 SH信号与Φ1、Φ2信号部分 (9)4.3 SP、CP、RS信号部分 (12)5实验结果分析及调试过程 (14)5.1 软件仿真结果分析 (14)5.2 测试结果分析 (15)5.3 调试过程 (17)6 心得体会 (17)7 参考文献 (18)1基于VHDL的彩色线阵CCD驱动电路设计1 技术指标1.1 实验目的1、了解线阵CCD驱动时序要求；2、学会QuartusII软件基本使用方法；3、学会使用VHDL语言编写基本逻辑时序并设计出线阵CCD驱动电路。

1.2 实验要求1、能够独立使用QuartusII软件编写时序；2、能够使用CPLD驱动板让线阵CCD正常工作。

2 实验所需设备及实验原理2.1实验设备1、CPLD驱动板一块（附带下载线一条）以及12V电源；2、双踪示波器一台（带宽50MHZ以上）；3、计算机一台以及QuartusII软件一套。

2.2 CPLD驱动基本原理CPLD驱动板分布图如图1所示：2图1 CPLD驱动板分布CPLD驱动板主要包括电源模块、时钟输入模块、JTAG下载模块、主芯片、驱动信号处理模块、CCD模块、测试区以及扩展I/O口。

各模块内容以及功能如下：电源模块：包括12 V电源输入和12V转5V电路，实验板有三个电源开关，分别为NO1、NO2、NO3，NO1为实验板电源输入开关，闭合此开关12V转5V 电路工作；NO2为5V电源开关，闭合此开关实验板有5V电源输入；NO3为CCD电源开关，闭合此开关CCD模块有12V电源输入。

时钟输入模块：时钟输入模块为50MHZ有源晶振提供，可以在CPLD模块中分频和倍频得到不同的频率时钟。

FPGA_ASIC-基于CPLD工作模式可调的线阵CCD驱动电路设计

驱动设计，需要在修改硬件结构或者更改程序的基当频率较高时，波形易受础上才可以改变某些功能．为了解决这一问题，实现电路的灵活多样电路干扰．性，输出信号的稳定可靠性，本文以型号为引进一种工作模式可ＴＣＤ１７０７Ｄ的线阵ＣＣＤ为例，调的设计方案．运用复杂可编程逻辑器件（Ｃｏｍｌｅｘｐ，作为时序设计ＰｒｏｒａｍｍａｂｌｅＬｏｉｃＤｅｖｉｃｅＣＰＬＤ）ｇｇ载体，将选择器和外部控制电路相结合，用户可以在并结合电磁兼容宽范围内对驱动时序进行改变，（，ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｎｅｔｉｃＣｏｍａｔｉｂｌｉｌｉｔＥＭＣ）技术令ｇｐｙ该电路适用ＣＣＤ电路板得到稳定可靠的信号输出．于高速Ｃ对记录一维瞬态信息具有一定意义，ＣＤ，可用于线阵ＣＣＤ推扫模式．
２．１驱动电路工作原理传统驱动电路利用时序发生器只是提供ＣＣＤ
３期
谭露雯，等：基于ＣＰＬＤ工作模式可调的线阵ＣＣＤ驱动电路设计
４３７
芯片所需的时钟脉冲，当各时序设定好后，如想更改以符合不同的实验要求，则必须对程序进行修改．基本文在设计电路时于ＴＣＤ１７０７Ｄ的工作时序要求，充分考虑了实际需求，工作原理框图如图２．由外部时钟提供主脉冲，各驱动时序通过编程后由编程端口Ｊ利用ＣＴＡＧ下载至ＣＰＬＤ，ＰＬＤ和控制电路结将来自外部的控制命令转换成相应的控制信号，合，再传递至Ｃ外部控制端主要是由进行选择ＣＤ芯片．的拨动开关以及微处理器通过的接口电路组成．将ＣＣＤ芯片的弱小信号进行一个放大处理后信号输出．

基于CPLD技术的线阵CCD驱动电路设计

基于CPLD技术的线阵CCD驱动电路设计
蔡泽彬;蒋跃
【期刊名称】《空军预警学院学报》
【年(卷),期】2004(018)001
【摘要】针对以往设计的电荷耦合器件(CCD)驱动电路存在着体积大、易受干扰和工作频率低的缺点,设计出一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术的CCD驱动电路,可用于不同型号的CCD,同时提高了整个系统的稳定性和工作的效率.仿真结果表明,该电路具有一定的实用价值.
【总页数】4页(P50-52,55)
【作者】蔡泽彬;蒋跃
【作者单位】空军雷达学院基础部,湖北,武汉,430019;空军雷达学院基础部,湖北,武汉,430019
【正文语种】中文
【中图分类】TN79
【相关文献】
1.基于CPLD的带电子快门功能线阵CCD驱动电路设计 [J], 赵光兴;赵雅
2.基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计方法的研究与实现 [J], 胡丽;宋文爱;杨录
3.基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计 [J], 何敏;王道平
4.基于CPLD的线阵CCD的驱动电路设计与实现 [J], 郭焱
5.基于CPLD和Verilog的高精度线阵CCD驱动电路设计 [J], 黄文林;扬光永;胡国清
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于CPLD的CCD驱动电路的设计

前３种方法基本偏重硬件的实现，调试困难，活性灵较差。而后一种方法虽编程灵活，但存在资源浪费
较多、率较低的缺陷 ¨ 。频
离行。该ＣＤ需要ｌ驱动信号。包括感光区转Ｃ２路移脉冲（：１２，，）存储区转移脉冲Ｍｉｉ，３４、（（＝１ｉ，＝１２３４、储区到水平读出移位寄存器转移脉，，，）存冲Ｍ、水平读出移位寄存器转移脉冲２、出放大器复位脉冲彻。）读由该款ＣＤ的结构可知，ＣＣＣＤ的一个工作周期分为两个阶段：光阶段和高速转移阶段。感光阶感
只须将ＣＬ内部逻辑重新编程即可。２因此非常ＰＤｌ适合ＣＤ驱动电路的设计、作、试和进一步开Ｃ制调发、升级。现给出一个基于ＣＬＰＤ技术的面阵ＣＤＣ驱动电路的完整的硬件设计。
ＳｉＴｃｎｌｇｎｇｎｅｉｇｃｅｅｈｏｏｙａｄＥｎｉｅｒｎ
基于ＣＬＰＤ的ＣＤ驱动电路的设计Ｃ
陈智邱跃洪张伯珩 ’
（中国科学院西安光学精密机械研究所西安７０１；，１１９中国科学院研究生院北京１０３，００９）
智（９８）女，１７一，陕西西安人，汉族，中国科学
院西安光学精密机械所在读博士研究生，研究方向：光电信号处理
及ＣＤ相机设计。Ｅ—ｍａ：ｎｙｚｉ．ｉａＣｒ。Ｃｉｓｄｃ＠ｒｐｓ．Ｏｌａｎｎ

基于CPLD的线阵CCD驱动的实现

-60 761 -6.8
76$ @A1 @A<
2()’() 9
-6$
!!
"#$!
$%6 动信号，通过对 !"#、 !$ 、 !% 、 &" 进行电平转换和驱动放大后送至 ’’( 相应输入端以驱动 ’’( 工作。在 )*+ , -./" 00$1 2 % 开发环境下各个子功能模块设计完成后，将各子功能模块进行综合、连接
列，其中前 +1 个和后 (* 个是用作暗电流检测而被遮蔽的，中间的 *(+% 个光电二极管是曝光像敏单中心元，每个光敏单元的尺寸为 (1! Y 长、 (1! Y 高，距亦为 (1! Y。光敏元阵列总长为 2% 3 *1YY。 )!$(*%+,-" 在如图 ( 所示的驱动脉冲作用下工作，当 ",> 脉冲高电平到来时，正值 "( 电极下均形成深势阱，同时 ",> 的高电平使 "( 电极下的深势阱与 /V, 电容深势阱沟通， /V, 电容中的信号电荷包通过转移栅转移到模拟移位寄存器的 "( 电极下的深势阱中。当 ",> 由高变低时， ",> 低电平形成的浅势阱将存储栅下势阱与 "( 电极下的势阱隔离开。存储栅势阱进入光积分状态，而模拟移位寄存器在 "( 与 "* 脉冲的作用下驱使转移到 "( 电极下势阱中的信号电荷向左转移，并经输出电路由 V, 电极输出。由于结构上的安排， V, 端首先输出 (2 个虚设单元信号，再输出 &( 个暗信号，然后才连续输出 ,( 到 ,*(+% 的有效像素单元信号。第 ,*(+% 信号输出后，又输出 7 个暗信号，再输出 * 个奇偶的检测信号，以后便是空驱动。空驱动数目可以是任意的。图中的 "\, 为复位级的复位脉冲，复位一次输出一

基于CPLD技术的CCD驱动电路的设计

ｅｓｒｈｔｂｌｙｏｈｓｓｅａｌｏｎａｃｈｎｕｅｔｅｓａｉｔｆｔｅｙｔｍｓｅｈｎｅｔｅｗｅｒｒｑｅｎｙｉｋｆｅｕｃａｄｎｍａｅｅｉｉｎｕｅｏｈｉｎｅｏｕｃｏｋｆｃｅｔｓｆｔｅｎｅｒｒｓｒｅｆＣＰＬＤ．Ｔｈｒｓｌｅｅｕｔ
参考文献
【１】廖常初．￥－０１０Ｌ应用技术．７３００ＰＣ４机械工业出版社．２０．０５【２】西门子公司．ＳＭＡＩ￥－０参考手册．２０．ＩＴＣ７０４０￣【】门子公司．ＳＭＡＩＴＰ７Ｖ．犏程使用手册．２０．３西ＩＴＣＳＥ５２０３
ＣＬ（ｍｐｅｒｇａＰＤｃｏｌｐｏｒｍｍａｌｌｇｅｉ）ｔｃｎｌｇ．ＴｋｎｈｘｂｅｏｉｄｖｃｅｈｏｙａｉｔｅｃｅｏｇｌｅｒｍａｅｓｎｏＣＤ（ｈｒｅｃｕｌｄｄｖｃ）ｉａｇｅｓｒｎｉＣｃａｇｏｐｅｅｉｅＤ５５ｓａ３７Ｄａｎ
■ －，：．Ｉ
关键词：ＣＬ；ＣＤ驱动：时序ＰＤＣ；中圈分类号：Ｔ７文献标识码：ＢＮ９
ＣＣＤｄｉｉｇｃｒｕｔｄｅｉｎｒｎｉｉｖｃｓｇｗｉｔＣＰＬｅｈｏｌｇｈＤｔｃｎｏｙ
ＺＨＥＮＧｕｌＧｉｉｎ．ＣＨＥＮＳｉ
维普资讯
仪器仪表用户
４结束语
通过在ＰＣ中添加测试模块，在操作面板上控制液压系统进Ｌ行液压回路功能测试，不但避免了在恶劣的现场环境中手工执行液压回路功能测试．操作员在监控室即可完成液压回路功能测试，同时测试数据记录在ＰＣ的存储器中。而且在添加测量液压系统压Ｌ力和流量的传感器后，可以进一步扩展测试功能，为液压回路功能测试提供更多的数据资料。ｏ

基于CPLD的CCD通用驱动电路设计方法

第25卷　第2期核电子学与探测技术Vol .25　No .2 2005年　3月N uclear Electronics &Detection T echnologyMar ch 2005 基于CPLD 的CCD 通用驱动电路设计方法张　勇,唐本奇,肖志刚,王祖军,黄绍艳(西北核技术研究所,陕西西安　710024) 摘要:建立CCD 通用测试平台有助于系统研究各类CCD 器件的辐射效应及损伤机理。

探讨了一种基于CPLD 的线阵CCD 通用驱动电路设计方法与实现途径。

利用M AX -P LU SII 开发系统,选用MAX7000S 系列CPLD 芯片,设计实现了核心驱动主控制器,用于读取外部存储器驱动文件,设置相关参数寄存器,并产生符合参数要求的驱动时序脉冲。

在此方法的基础上,完成了基本驱动模块电路的设计。

基本驱动模块电路输出波形的测试结果表明,这种设计方法是完全可行的。

关键词:CP LD ;CCD ;驱动时序;电路设计中图分类号:　TN99 文献标识码:　A 文章编号:　0258-0934(2005)02-0214-04收稿日期:2004-05-08作者简介:张勇(1971-),男,陕西人,西北核技术研究所助理研究员,硕士生随着CCD 器件在空间遥感、卫星侦察方面的应用,人们开始关注空间辐射环境对CCD 器件辐射损伤效应[1～3]。

研制CCD 通用测试平台有助于系统研究CCD 在模拟辐射环境中的性能参数变化。

精确的驱动时序是CCD 器件正常工作的保证。

由于CCD 的系列种类很多,不同生产商的CCD 器件的驱动时序往往是不同的,通常选用专用IC 驱动、数字电路驱动、单片机I/O 口驱动等方法产生驱动时序。

这些方法存在着调试困难、柔性较差、驱动时钟低等缺点。

本文探讨了一种基于CPLD 的线阵CCD 通用驱动电路设计方法。

利用MAX -PLUSII 开发系统,选用MAX7000S 系列CPLD 芯片,设计实现了核心驱动主控制器,用于读取外部存储器驱动文件,设置相关参数寄存器,并产生符合参数要求的驱动时序脉冲,适用于各种不同CCD 驱动时序要求。

基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计方法的研究与实现

基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计方法的研究与实现胡丽;宋文爱;杨录【摘要】以典型的线阵CCD图像传感器件TCDl32D为例,设计和开发了一种线阵CCD驱动电路。

电路主要采用了复杂可编程逻辑器件（CPLD）,充分发挥其＂可编程＂的技术特性,为用户提供了丰富的接口信号。

介绍了该驱动电路的主要特性、工作原理和驱动时序的设计思想,阐述了逻辑设计原理,给出了CPLD实现电路和时序仿真图形.验证了CPLD技术的可行性。

实验结果表明：在该驱动时序作用下,驱动电路可以完全正常工作。

%With the example of TCD132D,a new linear CCD driver is designed to meet the measurement requirements in engineering fields.This driver is developed on the basis of CPLD,and rich interface signals are provided for users with the help of the programmable technology of CPLD.Its key features,principle and design ideas of the timing sequence are presented in detail.The login design principle,the realizing circuit of CPLD and its waveform of time order simulation were given in details.It is proved by experiments that the whole measurement system can work well and its precision meets requirements when this driver is integrated into another measurement circuit.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2011(000)010【总页数】4页(P51-54)【关键词】线阵CCD;复杂可编程逻辑器件（CPLD）;驱动时序【作者】胡丽;宋文爱;杨录【作者单位】中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN4950 引言CCD(Charge Coupled Devices)，电荷耦合器件，是七十年代初发展起来的新型半导体器件，它是美国贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith于1970年首先提出的[1]。

基于VHDL的彩色线阵CCD驱动时序设计

ＴＤ５８ｃ２５Ｄ是东芝公司生产的一种高灵敏度、低暗电流、３Ｏ像元的彩色线阵ｃＤ图像传感器，５４ｃ像敏单元的尺寸为：ｍ × ｍ，７７中心距７ｍ，色彩
一
同一厂家的不同型号的ｃＤ其驱动时序也不完全ｃ样，ｃＤ的驱动电路很难规范化、品化，使Ｃ产因此
Ｒ，，ＧＢ像敏单元并行排出，列之间的间距为每
６ｍ［４引
。
许多ｃＤ用户必须面对驱动电路的设计问题。Ｃ
ＴＤ５８ｃ２５Ｄ图像传感器共需要５路驱动信号，转移脉冲ｓ移位脉冲ｌ、２复位脉冲Ｒ，Ｈ，ＡＡ，ｓ钳位脉冲ｃ，Ｐ三色信号并行地从ＯｌＯ２Ｏ３口ｓ，ｓ，ｓ端
Ｋｅ、ｒｒｓ：ｙ）ｄＣＰＬＤ；．０ＶＨＤＬＬａｕｇＣＣＤ；ｉｉｇｓｑｅｃｎｇａｅ；ＤｒＶｎｅｕｎｅ
１引言
ｃＤｃａｅｃｕｌｅｉｓ电荷耦合器件）ｃ（ｈ唱ｏｐｄＤｖｅ，ｅｃ具有光电转换、信息存储等功能，而且集成度高、动态范围大、信噪比高，图像传感和非接触测量领域在得到广泛的应用 …。由于ｃＤ的转换效率、ｃ信噪比
第５期
２００８年１０月
微
处
理
机
Ｎ０５．
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳＳＯＲＳ
Ｏｃ．２Ｏｔ．０８
基于ＶＤＨＬ的彩色线阵ＣＤ驱动时序设计Ｃ
郭艳平，丁万山

基于CPLD的CCD驱动时序电路设计

基于CPLD的CCD驱动时序电路设计张熠;丁辉【摘要】为了克服早期电荷耦合器件CCD驱动电路体积大、设计周期长、调试困难等缺点,提出利用复杂可编程逻辑器件CPLD,结合硬件描述语言VHDL,实现线阵CCD的驱动时序电路设计.通过在Max+PlusⅡ平台下对驱动时序仿真,并进行实际测量,结果表明该设计方案实现了对CCD器件的时序驱动.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)024【总页数】3页(P169-170,176)【关键词】复杂可编程逻辑器件;电荷耦合器件驱动;时序仿真;VHDL【作者】张熠;丁辉【作者单位】台州学院,浙江,台州,317000;长安大学,信息工程学院,陕西,西安,710064【正文语种】中文【中图分类】TN79电荷耦合器件(CCD)，是一种以电荷为信号载体的光电传感器。

他具有光电转换，电荷存储，转移和检测等功能。

广泛应用于图像拍摄、传真通信系统，光学字符识别、广播TV、工业检测与自动控制、生物标本分析、天文观测等领域中[1]。

CCD 的外围电路比较复杂，往往给使用者带来不便，特别是驱动时序电路的实现，这是CCD应用的关键问题。

早期的CCD 驱动电路几乎全部是由普通数字电路芯片实现的，由于需要复杂的三相或四相交迭脉冲，一般整个驱动电路需要20个芯片左右，体积较大，设计也复杂，偏重于硬件的实现，调试困难，灵活性较差。

除了数字电路芯片实现驱动方法外，还有单片机驱动方式，在这种设计方法中,硬件电路非常简单,但是存在资源浪费较多,频率较低的缺陷。

采用复杂可编程逻辑器件CPLD技术，结合长安大学光电应用研究所的相关项目对CCD器件TCD1200D进行了驱动时序电路的设计与实现，该方法开发周期短，并且驱动信号稳定、可靠。

系统功能模块完成后可以先通过计算机进行仿真，再实际投入使用，降低了使用风险性。

可编程逻辑器件(PLD)是在20世纪80年代迅速发展起来的一种新型集成电路，随着大规模集成电路的进一步发展，出现了PAL和GAL逻辑器件，而复杂可编程逻辑器件CPLD是在此逻辑器件基础上发展起来的，跟分立元件相比，具有速度快、容量大、功耗小、集成度高、可靠性强等优点。

基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计

基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计作者：张晖刘晶和思铭来源：《电脑知识与技术》2012年第24期摘要：针对线阵CCD芯片TCD1206UP，提出了一种基于CPLD的驱动方案，讨论了电路的工作原理和设计特点，同时给出了电路原理图和CPLD电路的时序仿真波形。

该设计方案有效地完成了对TCD1206UP的驱动，并且具有高效开发、可重复编程，可修改的优势。

关键词：CCD；TCD1206UP；CPLD中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)24-5917-02The Design of Linear CCD’s Drive Circuit Based on CPLDZHANG Hui, LIU Jing, HE Si-ming(Department of Electrician and Electron, Aviation University of Air Force, Changchun 130022, China)Abstract: In order to meet the needs of linear array CCD chip TCD1206UP，this paper presents a driving plan for linear CCD based on CPLD,In addition,the principle of operation and design of circuit were discussed and the principle circuit and the schedule simulation wave? form of CPLD were given.The design effectively completed TCD1206UP drive，and has the advantages of efficient development,being re? programmable and modified.Key words: CCD; TCD1206UP; CPLDCCD是一种完成光电转换的图像传感器，广泛应用于摄像、图像采集、扫描仪、工业测量等领域。

基于VHDL的CCD驱动时序设计

ＴＣＤ１４２Ｄ是采用二相驱动脉冲工作，时序脉冲驱动电路提供四路工作脉冲，即光积分脉冲Φ ＳＨ，电荷转移脉冲Φ １、 Φ２，输出复位脉冲ΦＲ。系统提供主时钟频率ＣＬＫ为４．０ＭＨｚ，设定数据输出频率为１ＭＨｚ。ＴＣＤ１４２Ｄ典型的最佳工作频率为１ＭＨｚ。由于该器件具有２０４８位有效像元，ＣＣＤ１４２Ｄ正常工作时，要有６４个虚假像元输出，一个扫描行总共应包含２１１２位像元时钟周期，由于该器件是两并行传输，所以在一个周期内至少要有１０５６个Φ１脉冲。即ΦＳＨ＞１０５６ Φ １，在本设计中Φ ＳＨ＝１０６２ Φ １。Φ ＳＨ为正极性脉冲。由此可知，改变时钟频率或增加每次光积分周期内的时钟脉冲数，可以改变光积分周期，这是ＣＣＤ的一个优点，所以通常ΦＳＨ的频率是可以调节的。由于ＴＣＤ１４２Ｄ是两相驱动方式，根据ＴＣＤ１４２Ｄ
程序下载
本设计采用ＭＡＸ＋ＰＬＵＳＩＩ开发系统实现编程，完成了对电路设计的功能分析、时序分析及文本和图形输入，并能将结果下载到Ａｌｔｅｒａ公司的ＥＰＭ７１２８中。将设计完成的电路，通过示波器观察，验证了其结果的安全性、可靠性，在对ＴＣＤ１４２Ｄ进行驱动时，得到了良好的ＣＣＤ输出效果。
参考文献
１蔡文贵，李永远，徐振华．ＣＣＤ技术及应用．电子工业出版社，１９９２２Ｃ．Ｒｙａｎ．ＩＳＲ：ＴｈｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃ．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．１９９９３侯伯亨，顾新．ＶＨＤＬ硬件描述语言与数字逻辑电路设计．西安电子科技大学出版社，１９９９４兰荣清．可编程逻辑器件在线阵ＣＣＤ驱动器中的应用．计算机工程与应用．１９９７

基于CPLD的彩色线阵CCD驱动信号的设计11讲解

目录1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较 (1)2.1方案一 (1)2.2方案二 (2)2.3方案三 (2)2.4方案比较 (2)3 实现方案 (3)3.1 CPLD驱动板介绍 (3)3.2 TCD2252D简介 (4)3.3 最终实现方案 (4)4 调试过程及结论 (7)5 心得体会 (10)6 参考文献 (10)基于CPLD的彩色线阵CCD驱动信号的设计1技术指标查TCD2252D芯片手册分析各驱动信号的时序关系，结合CCD学习套件，能够基于QuartusII软件平台使用HDL语言编写逻辑时序，驱动线阵CCD正常工作，并能够实现外部信号控制驱动频率的变化，通过示波器能够观测到输出如图1的图像。

图1 CCD线阵驱动时序图2设计方案及其比较2.1方案一方案一为单片机驱动方法。

因为大多是CCD系统里都含有单片机，所以很自然的会联想到单片机的并行锁存输出口所需的驱动脉冲信号，实现对CCD的控制。

单片机靠指令产生I/O口的输出来实现。

由于线阵CCD的典型复位脉冲为1MHz，所以对单片机还是有一定的最低要求。

简易连接图如图2所示。

图2 单片机简易连线图为了获得精确的CCD驱动，最好不要使用循环制性程序。

因为转移指令是要根据某种条件产生的程序分支，而分支程序在不同条件下之行的指令周期数是不同的，因而造成CCD的驱动时序不准确。

但是对于成千的像元的CCD来说，一个工作周期往往需要好多好多字节的程序存储器。

略有麻烦。

2.2方案二方案二为EPROM驱动方法。

所需的器件TCD1208AP的时序如图3所示。

SH为光积分脉冲信号；1、2为时钟脉冲信号；RS为复位脉冲信号；SP为采样保持脉冲信号。

由图3中的时序可以看出：在这5个信号中，最窄的是AB段，即SP和RS两个信号的高电平部分，各个信号的任何部分都是AB段的倍数。

根据这一特点，将这组信号以AB段为基本单位划分为若干个等时间间隔，称为状态。

时钟波形电平变化发生在一定状态变化时刻，这样任意一路信号都被分为上万个状态，处于某一状态时，各路信号或1或0，构成一个状态的数据，将数据依次装入可擦除只读存储器EPROM中，只要等时间间隔地依次输出这些数据就形成了CCD所需的各路波形。

基于CPLD的高速线阵TDI CCD驱动电路设计

基于CPLD的高速线阵TDI CCD驱动电路设计李翰山;王泽民;雷志勇;雷鸣;李静【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2007(15)1【摘要】随靶场测试技术的要求提高,特别在高速飞行弹丸测试技术领域,对弹丸着靶的两维坐标的测量精度提出了更高要求,利用高速高灵敏度的CCD器件为核心的图像采集系统,采集弹丸过靶的图像,通过图像分析可提高其测量精度;基于CPLD技术,简述IL-E2 TDI CCD的基本工作原理及其时序要求,根据其要求自行设计高速线阵IL-E2 TDI CCD芯片图像采集所需的复杂时序和CCD外围驱动电路;分析IL-E2 TDI CCD外围驱动电路设计的基本原理与CPLD内部逻辑时序设计,完成线阵IL-E2 TDI CCD图像采集的驱动时序电路;实践证明,该电路结构简单,可靠性高,满足测试要求.【总页数】3页(P122-123,126)【作者】李翰山;王泽民;雷志勇;雷鸣;李静【作者单位】西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032【正文语种】中文【中图分类】TP33【相关文献】1.基于CPLD的带电子快门功能线阵CCD驱动电路设计 [J], 赵光兴;赵雅2.基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计方法的研究与实现 [J], 胡丽;宋文爱;杨录3.基于CPLD的线阵CCD驱动电路设计 [J], 何敏;王道平4.基于CPLD的线阵CCD的驱动电路设计与实现 [J], 郭焱5.基于CPLD和Verilog的高精度线阵CCD驱动电路设计 [J], 黄文林;扬光永;胡国清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ
Ｑｕａｒｔｍｉｌ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｗａｌｃｔｈａｔｔｈｃｄｅｓｉｇｎｉｓ
ｗｅｌｌｗｏｒｋｉｎａｃｔｕａｌｃｉｒｃｕｉｔ．．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＰＬＤ；ＣＣＤ；ＶＨＤＬ；ｄｒｉｖｉｎｇｔｉｍｅｃｉｒｃｕｉｔ
Ｄｅｓｉｇｎ
ａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＡＮｅｗＬｉｎｅａｒＣＣＤＤｒｉｖｅｒＢａｓｅｄ
ｏｎ
ＣＰＬＤａｎｄＶｌＩＤＬ
ＳＵＮＪｕｎ他，ＺＨＡＮＧＸｕｅ．ｄｉａｎｌ－２
（ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉ≈，ｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｓｈａｎｇｈａｉ；Ｓｈａｎｇｈａｉ
Ｏｐ６ｃａＩ咖ｅ１１ｔ
ｕｓｉｎｇ也ｃ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｓｈａｎｇｈａｉ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇＴＣＤｌ５０１ｍａｄｅｂｙ
ｏｎ
ＴＯＳＨＩＢＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ笛ｅｘａｍｐｌｅ．ｔｈｃｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆＣＣＤｔｉｍｅｄｒｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄ
Ｏｎ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ
ｄｕａｌ
ｌｉｎｃａｒ
ＣＣＤＩＩＩ．Ｏｐｔｏｃｌｃｃ嘶ｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６．２６（Ｉ｝：５７－６１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）
ｆ３】彭晓钧，何平安，袁炳夏．基于ＣＰＬＤ的线阵ＣＣＤ驱动电路设计与实现【Ｊ】，光电子激光，２００７（７）：８０３－８０４【４】李汉字，张庆生，张涛，等．摹于ＣＰＬＤ和ＶｃｒｉｌｏｇＨＤＬ语言的一种线阵ＣＣＤ驱动电路的设计【Ｊ】，光学技来，２００７（１Ｉ）；１９－２１网王庆有．图像传感器应用技术［Ｍ１．北京：电子工业出版社，２００３【ｑ盂继轲，基于单片机的线阵ＣＣＤ驱动设计ｍ，太原科技大学学报．２００７（６）：４８３．４８４
电路的硬件框图如图４所示。ＣＣＤ的驱动时序由ＣＰＬＤ产生，ＣＰＬＤ可以通过ＪＴＡＧ接口实现在线编程（ＩＳＰ）功能。ＣＣＤ输出有两路信号，一路是ＣＣＤ的模拟信号，一路是ＣＣＤ的补偿输出信号。
这两路信号进过ＡＤ后，从ＡＤ的输出端得到是一维视频信号。
Ｉ．．．．一ｉ．．．一【．．．一【．．．一
．晶振｝刮ＣＰＬＤ目ＣＣＤ｝龟ＡＤ｝
时间，亦称为行周期，它控制着线阵ＣＣＤ的整行转移时间，其周期应大于等于５０７６个口１脉冲的
周期，只有这样才能保证ＳＨ在转移第２行信号时第ｌ行信号能全部转移出器件，当ＳＨ由高变低
时，０Ｓ输出端便开始进行输出。ＳＨ脉冲高电平到来时，驱动脉冲９ｌ必须也为高电平，而必须保证ｓＨ的下降沿落在９ｌ的高电平上，这样才能保证光敏区的信号电荷并行地向移位寄存器９ｌ电极
不改交硬件的条件下。只要对编程产生新的时序信号，莸可以满足不同ＣＣＤ的驱动要求，所以具
有很强的通用性和灵活性。
参考文献
【１１金明河，等．基于微处理器的ＣＣＤ驱动逻辑产生方法【Ｊ１。电子技术应用，１９９９．（２Ｊ：２ｌ－２２【２］ＰＥＮＧＸｉａｏ－ｊｕ皿ＷＵＭｉｒ－ｙｕａｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ－ｐｉｎｇ．ＤｅｉｎｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＥＰＣ／ＣＰＣ
图ｌ
３．２
ＴＣＤｌ５０１驱动脉冲时序图ＣＣＤ驱动时序的设计因为ＴＣＤｌ５０１典型的输出数据速率为１ＭＨｚ，综合个信号的脉冲宽度，选用８ＭＨｚ的时钟频．
ＲＳ信号由时钟外频直接计数８分频得到，ＣＰ可通过Ｐｓ信号延迟得到．缈信号也可以通过８ＭＨｚ
外频进行一系列的计数分频得到。需要注意的是，在电荷转移阶段，９有一个持续的宽脉冲与转移信号ＳＨ交迭，９１，９２的脉冲宽度必须大于ＳＨ的脉宽。因为在ＳＨ为高电平期间，势阱内的感光电荷正向移位寄存器中转移，如果在此器件９有上升沿或者下降沿出现，将会造成寄存器尚未接受完～帧所需电荷就开始发送本帧电荷，引起数据的混乱，这是设计中必须考虑到的。综上所述，将暗像元考虑在内，每个周期将有５０７６个ＲＳ脉冲，每个脉冲石油８个ＣＬＫ产生，因此至少要有４０６０８个ＣＬＫ，所以在一个周期内，计数不能少于４０６０８。基于ＶＨＤＬ的时序发生器原理组成框图如图２所示。
２．２
ＣＣＤ的工作原理
线阵ＣＣＤ图像传感器具有光电转换以及信号电荷的存储转移和读出功能。当光照在ＣＣＤ光敏面上时，入射光子被像元吸收，同时产生一定数量的光生电荷。在光积分期间，这些光生电荷被存储在相应像元的势阱中，每个像元势阱中所积累的光生电荷数。与照射在该像元面上的平均照度和
光积分时间的乘积有关。像元势阱中所累积的电荷包，在不同相位脉冲的驱动下，就从各个势阱中转移出去，这就是ＣＣＤ的原理ｐＪ。
Ⅱ的仿真和实际电路测试表明，这种方案可以很好的解决以往ＣＣＤ驱动电路中存在的缺陷，具有很
重要的应用价值。
２
ＣＣＤ器件的基本结构及其工作原理
ＣＣＤ的结构
２．１
ＴＣＤｌ５０１是日本ＴＯＳＨＩＢＡ公司生产的一款高灵敏度、低暗电流和内置采样保持电路的５０００
个感光像元的线阵ＣＣＤ。它由５０７６个ｐｎ结光电二极管构成光敏元阵列，其中钱６４个和后１２个是用作暗电流检测而被遮蔽的，中间的５０００个光电二极管是曝光敏单元，每个光敏单元的尺寸是７ｕｍ长、７ｕｍ高中心距亦为７ｕｎｆ．
５结论
ｉＬ一／
ｊ产
图５示波器显示ＣＣＤ的实际输出结果
经在分析了ＴＣＤＩＳ０１线性ＣＣＤ驱动时序的基础上，结合了ＣＰＬＤ和ＶＨＤＬ语言，设计了一个高灵敏度的ＣＣＤ驱动电路。通过对时序的仿真和ＰＣＢ板的测试表明，本文所设计的驱动时序发生器产生的各时序信号可以满足线阵ＣＣＤ－ＴＣＤｌ５０１芯片的驱动要求。由于采用的是可编程芯片，在
ｎ
＿一，一一——————Ｊ￡竺！！竺竺坚兰Ｌ———————————————————．１
ｎ门ｎ—ｎ几ｎｎｎ广１ｎ＿几几ｎｎｎ『＇，ｌ几几ｎｎ
乏弋
ｎ几＾ｎ一厂
氲－几八广ｌｒｎｎ九ｎ九ｎ＾ｎｎ几ｎｎｎｎ几九ｎｎｎ几ｎｍ几几兀几ｎ九几ｎｎ—ｎ几几ｎ九九ｎｎｎ兀几ｎｎｎｎ兀九ｎ兀ｎ九芦１几ｒ几ｎ几ｎｍ八ｎｒ、ｎ九ｎｍｍｎｎｎｎｎ几几＾几八ｍｎ九九兀ｎ几产Ｖ１ｎ八ｎｎｎ几几ｎｎ八八ｎ九一ｍ八九ｎ广
基于ＣＰＬＤ和ＶＨＤＬ的线阵ＣＣＤ驱动电路的设计
孙军Ｌ２．张学典１’２
（上海理工大学光电信息学院．卜海２０００９３；上海光学仪器研究所．上海２０００９３）
摘要：本文采用了１℃Ｄ１５０ｌ型号线阵ＣＣＤ为例，介绍ｒ一种基于ＣＰＬＤ的ＶＨＤＬ语言的时砰电路的设计方泫．介绍了该驱动电路的主要特性、工作原理和驱动时序的设计方法．通过运用ＱｕａｍｌｓⅡ的仿真和实际电路的测试结果表明：该驱动电路完全满足设计要求，符合实际的ｒ作需要．关键字：ＣＰＬＤ：ＣＣＤ＇ＶＨＤＬ；驱动时序电路；
ｉ：偏置岖；－Ｉｌ上
；ｆｌＡＧ
—上上Ｌ——一
型４产生驱动时序的硬件电路框图４．２ＣＣＤ实验测试
在不同的环境下，对制作的ＰＣＢ板进行了测试，最后得到的ＣＣＤ实际的输出结果如图５所示．
实验的结果表明：该驱动电路和所有测量系统都可以正常工作，且测量精度均满足要求。
Ｚ一。Ｉ…一－…－７
■
下
●－
ｒ二］
ｌ引言
在ＣＣＤ应用技术中，产生ＣＣＤ驱动时寄的设计，是ＣＣＤ驱动电路的关键之一。高速ＣＣＤ的驱动时序是一组周期性且关系比较复杂的信号，它是影响ＣＣＤ器件的信号处理能力．转移效率，信噪比等性能的一个重要的因素。目前，常采用的驱动方法主要有直接数字驱动法，ＥＰＲＯＭ驱动，专用ＩＣ驱动，单片机驱动等，尽管每种驱动各有其特点，但是它们仍然存在着逻辑设计较为复杂、调试困难、柔韧性性差等缺点Ｉ¨。即使目前有些驱动电路使用了复杂可编程逻辑器件（ＣＰＬＤ）技术１２Ｊ，但其功能简单，灵活性。扩展性和适用性依然较差，没有充分体现出ＣＰＬＤ技术的线阵ＣＣＤ驱动电路的技术特点。本文给出了一种基于ＣＰＬＤ技术的线阵ＣＣＤ驱动电路的设计方案。通过ＱｕａｒｔｕＳ
图３ＴＣＤ１５０１驱动时序仿真波形
４
ｎｎｎ广１
ｎ厂］厂］厂］广１厂］广］广１门厂１广］ｎ广１ｎ广１厂］广１广１广１ｒ
ＴＣＤｌ５０ｌ的驱动时序的硬件电路实现及实验结果
ＣＣＤ驱动时序的硬件实现
４．１
ＣＣＤ的驱动时序的硬件电路有一块１５０ｍｍｘ１５０ｍｍ的ＰＣＢ来完成，采用双层板。ＣＣＤ的驱动
转移，当ＳＨ变低时，光敏区与模拟移位寄存器被隔离。光敏区进入光积分状态，模拟移位寄存器
则在驱动脉冲９ｌ、缈２的作用下使转移到矿ｌ电极下势阱中的信号电荷逐位转移，并经过输出电路
输出。ＳＨ脉冲由高变低并经过一定的时延后，复位脉冲ＲＳ每触发一次，９ｌ脉冲翻转一次，并转移一个像元的信号电荷，因此１脉冲周期为Ｒｓ的２倍，采样保持时钟ｓＰ的作用是去掉输出信号中的调幅脉冲成分，使输出脉冲的幅度直接反映了像敏单元的照度，其周期和ＲＳ的周期相同ｐＪ，但相位有一定的时间延迟，各时钟问的具体关系如图１．
＿丁
．：ｌ
８Ｍ时钟输入
●－＿。。＿＿－＿＿－一
，输｛
８分频计数控制ｂ——＝—爿出ｌ
ｄＵ
图２时序发生器原理框图３．３驱动时序的仿真结果使用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ７０００Ｓ系列的ＥＰＭＴ０６４ｓｔｃ４４芯片，并用ＱｕａｒｔｕｓⅡ软件进行仿真．当输入信号为８ＭＨｚ时，产生了如图３所示的各种脉冲。从仿真结果来看，线阵ＣＣＤ多需要的转移脉冲，钳位脉冲，复位脉冲，移位脉冲的时序关系完全符合线性ＣＣＤ的要求。将源程序下载到ＥＰＭ７０６４ｓｔｃ４４芯片中，并对实际电路进行测量，得到了与仿真结果完全相同的驱动脉冲，表明了该驱动时序设计方法是完全可行的。