CPLD和USB技术的无损图像采集卡

图像采集卡的原理
图像采集卡的原理是通过将模拟信号转换为数字信号来实现对图像的采集和处理。

它通常包含一个模拟到数字转换器（ADC），用于将模拟图像信号转换为数字信号。

ADC将连续变化的模拟信号以固定的时间间隔采样，然后将采样值转换为对应的数字值。

图像采集卡还可能包含用于放大和滤波信号的模拟电路，以及数字信号处理器（DSP）或图像处理单元（GPU）等用于后续处理的硬件。

这些处理器可以对图像进行滤波、增强、压缩等操作，以提高图像质量或减少数据量。

图像采集卡还通常具有接口，用于与计算机或其他设备进行连接和数据传输。

最常见的接口是PCI或PCI-e插槽，但也可以使用USB或FireWire等接口。

图像采集卡的原理可以简单地概括为：将模拟图像信号转换为数字信号，并通过硬件处理和传输实现对图像的采集和处理。

这种原理使图像采集卡成为数字图像处理、计算机视觉、摄像监控等应用的重要组成部分。

一种基于CPLD和USB接口的数据采集卡设计本文设计了一种基于CPLD和USB接口的通用数据采集卡，采用AD7606芯片进行数据采集，以CPLD作为主控芯片，通过CY7C68013A芯片与计算机完成USB通信，实现数据传输，上位机程序采用LabVIEW软件进行开发。

【关键词】AD7606 CPLD USB接口数据采集卡LabVIEW1 前言数据采集系统一般由由传感器、数据采集卡和带有可编程软件的计算机组成。

基于计算机的数据采集系统利用行业标准计算机的处理、显示和连通能力，能够灵活方便且低成本地实现满足用户需要测量方案。

数据采集卡就是实现数据采集功能的计算机扩展卡，数据采集卡接口种类有很多，例如PCI、ISA、PXI、RS-232等。

这些都属于传统接口，体积较大，不支持热插拔，缺点比较明显。

USB接口能够完美解决上述问题，因此本文采用USB接口设计数据采集卡。

2 系统硬件设计本文所设计的USB数据采集卡主要包括以下模块：A/D 模块、主控模块和USB模块。

A/D模块主要负责采集信号，然后将信号发送给主控模块。

主控模块主要负责控制A/D模块的A/D芯片完成采集，然后将数据写入到USB芯片的FIFO缓存区中。

USB模块主要负责与计算机进行通信，当FIFO缓存区满时，将数据发送给计算机。

如图1所示为USB数据采集卡的系统框图。

3 系统模块介绍3.1 A/D模块USB数据采集卡的A/D模块采用的是AD7606芯片，AD7606是ADI公司推出的8通道数据采集系统（DAS），该芯片具有16位分辨率，采样频率达到200K，通过5V单电源进行供电，可以采集±10V或±5V的输入信号，具有片内过压保护功能。

AD7606具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源，可简化电路设计。

3.2 主控模块USB数据采集卡的主控模块采用的是EPM1270芯片，EPM1270芯片是Altera公司MAX II系列的CPLD芯片，CPLD 是复杂可编程逻辑器件的简称，传统的CPLD是由PAL、GAL 器件发展而来。

深圳稻草人自动化培训联为智能教育图像采集卡基础知识图像卡工作原理是将摄像机等输入的模拟图像信号经过A/D转换，或将数字摄像机的输出信号，通过计算机总线传输到计算机内存或显存，计算机可以对现场采集的图像进行实时处理和存储。

图像采集卡是基于PCI总线、PC/104-Plus总线、PCI-E总线和Mini PCI总线。

对于模拟信号输出的摄像机，PAL制电视信号每帧有用的扫描行是576，因此PAL制的最高垂直分辨率为576，PAL制信号通常为4:3，因此模拟图像采集卡的分辨率一般为768×576。

对于NTSC制信号，分辨率为640×480。

由于标准视频信号是隔行扫描，在数字化的过程中每帧图像分成两场，奇数场和偶数场，两场之间相差20ms，每场的分辨率是288行或240行。

对于高速运动的物体，按帧方式采集图像后有拖尾的现象，要解决这一问题需要采用仅采集一场并缩短曝光时间的方法，或采用数字逐行摄像机并缩短曝光时间的方案。

不同型号图像卡的区别主要表现在输入信号、图像质量、总线形式、处理功能等方面。

对于模拟图像卡，一般有复合视频输入、S-VIDEO即(Y/C)输入，RGB输入、YPbPr输入等。

图像质量由于不同板卡使用的芯片及设计的不同有较大差异。

同时，不同用途的图像卡图像质量及价格也有很大的差别。

目前使用较多的总线有PCI、PC/104-Plus、PCI-E、Mini PCI 及笔记本所用的PCMCIA总线。

PCI总线使用最多，多数PC机及工控机均使用PCI总线，PCI总线的缺点是总线使用金手指抗震动能力不强，总线带宽限133MB/s,对于大量数据无法传输。

PCI-Express是近几年新发展的计算机总线，PCI-Express有×1、×2、×4、×8、×16多个版本，×1总线带宽为256MB/s, ×16为4096MB/s,由于PCI-Express具有高带宽的优势，支持PCI-Express总线的主板越来越多。

基于FPGA／CPLD和USB技术的无损图像采集卡上海大学通信与信息学院(200072) 姚 聪 汪 敏 潘志浩 张之江摘 要：介绍了外置式USB无损图像采集卡的设计和实现方案，它用于特殊场合的图像处理及其相关领域。

针对图像传输的特点，结合FPCA／CPLD和USB技术，给出了硬件实现框图，同时给出了PPGA／CPLD内部时序控制图和USB程序流程图，结合框图和部分程序源代码，具体讲述了课题中遇到的难点和相应的解决方案。

关键词：无损图像采集 图像处理 PPCA／CPLD USB SAA7111A现代图像采集技术发展迅速，各种基于ISA、PCI等总线的图像采集卡已经相当成熟，结合课题设计了一款USB外置式图像采集卡。

该图像采集卡已成功应用于一个图像处理和识别的项目中，由于图像信号不经过压缩处理，对后续处理没有任何影响，因此图像处理和识别 的效果比一般的图像采集卡要好，满足了特殊场合的特殊需要。

1外置式无损图像采集卡的系统构成整个无损图像采集卡由图像采集、图像信号的处理和控制、USB传输和控制、PC机端的图像还原和存储等几部分组成本文介绍的图像采集卡采集的一帧图像是720×576象素，如果取彩色图像，每象素用2个字节表示，每帧图像是720×576×16=6480kbps，分成奇数场和偶数场分别存储在两片SRAM 中，则每片的SRAM存储3240kbps的图像数据，因此选用了256K×l6=4M位的静态存储器(SRAM)。

在图像处理领域，通常只需要黑白图像，可以只取图像的黑白部分，每象素用1个字节表示，每帧图像是720×576×8=3240kbps，每片SRAM存储1620kbps的图像数据。

所采用的EZ-USB芯片理论速率是12Mbps，实际测得的速率是8Mbps，因此图像采集卡每秒传输约1帧彩色图像或2帧黑白图像。

当插上图像采集卡后，PC机会自动识别它。

视频采集卡常识介绍来源：电脑配件批发 视频采集卡常识介绍视频采集卡发展到现在，已经非常成熟，并且功能也非常多，与传统的视频采集卡相比功能更加全面，可采集的分辨率更高，信号更多，支持范围更广。

结合视频应用软件可以实现众多功能。

同三维作为视频采集卡行业知名品牌，凭借其多年的经验和强大的技术团队，推出的同三维系列采集卡已经广泛应用与视频会议、网络教学、多媒体录播、网络直播、视频监控、大屏拼接、影像采集、军事雷达、家庭个人等各种视频领域。

下面我们就针对视频采集卡的一些基本常识进行综合的介绍。

视频源视频采集卡主要的功能是将视频源的信号采集到计算机中，所以了解视频源是非常重要的，首先需要您提供采集或压缩用的视频源。

视频源可以是∶VCD影碟机、已有的录像带、摄录机、LD视盘、CCD摄像头、监视器的视频输出等等。

视频采集目前市面上有软压缩采集卡和硬压缩采集卡，随着现在软件性能的不断增加，计算机的配置不断提高，软压缩卡已经成为了现代视频行业中的主流。

视频采集是将视频转换成PC机可使用的数字格式。

微视专业图象采集卡是将视频信号经过AD转换后，经过PCI总线实时传到内存和显存。

在采集过程中，由于采集卡传送数据采用PCI Master Burst方式，图象传送速度高达33MB/S，可实现摄像机图像到计算机内存的可靠实时传送，并且几乎不占用CPU时间，留给CPU更多的时间去做图像的运算与处理。

采集功能是各种视频卡的基本功能，对它进行扩充，可构成各种档次的视频处理卡：从简单视频采集卡到专业图象采集卡以及非线形编辑系统。

可编程的视频控制芯片由于增强型VGA显示控制器和显示卡的性能得提高，使得PC 机有了较高显示分辨率，从而可以直接处理视频信息，同时各种可编程的视频控制芯片的出现，使视频信号与图形叠加变得非常容易。

这些芯片有效地解决了多制式彩色全电视信号的数字式锁相和解码技术，以及视频信号与图形信号的窗口控制，从而使视频信号的输入/输出变得简单，设计和调试变得容易。

usb采集卡原理
USB采集卡（也称为数据采集卡）是一种用于收集、监测和处理各种数据信号的设备。

它通常连接到计算机的USB接口，用于将外部信号转换为数字信号，并将其传输到计算机进行处理和分析。

USB采集卡的工作原理如下：
1. 信号采集：USB采集卡通过其输入端口接收外部信号。

这些信号可以是模拟信号（如声音、图像等）或数字信号（如开关状态、传感器输出等）。

2. 信号转换：采集卡会将接收到的模拟信号通过模数转换器（ADC）转化为数字信号。

模数转换器将连续的模拟信号分割成离散的数字量，以便计算机能够处理。

3. 信号处理：采集卡内部的处理器将转换得到的数字信号进行滤波、采样等处理。

滤波可以去除噪声和干扰，采样可以确保对信号进行充分的采集和分析。

4. 数据传输：处理后的数字信号被传输到连接的计算机通过USB接口。

USB接口提供高速数据传输和电源供应功能，确保数据的稳定传输和实时处理。

5. 数据分析：计算机接收到数字信号后，可以使用相应的软件对数据进行处理、分析和可视化。

用户可以根据自己的需求来提取有用的信息和特征。

通过USB采集卡，用户可以方便地获取和处理各种数据信号，实现数据采集、监测和分析的功能。

它在科学研究、测试测量、电子设备开发等领域有着广泛的应用。