Контроллер КМОП-матрицы на базе ПЛИС для цифровой камеры
Заказчик
Совместное белорусско-германское предприятие СООО "Проскан Специальные Инструменты". Деятельность компании связана с разработкой приборов для промышленности, научных исследований, лабораторной диагностики и медицины.
Одно из направлений - это разработка флуоресцентных, рамановских, с индуктивно связанной плазмой и других видов спектрометров. Эти приборы используются для проведения научных исследований, при контроле полупроводников, при регистрации слабых световых потоков, и многих других областях науки и техники.
Задача
Разработать цифровую плату управления для системы регистрации изображений, работающую в составе комплекса спектральных оптических приборов. Комплекс работает в диапазоне длин волн 400-1100нм.
Необходимо произвести выбор кристалла FPGA и разработать конфигурацию, выполняющую функции SDRAM контроллера, дешифратора ISA, контроллера КМОП матрицы Fillfactory LUPA-4000-M и внутреннего арбитра шины данных.
- Организовать обмен между КМОП (СMOS) матрицей и промышленным компьютером по шине ISA через SDRAM;
- Управление режимами работы в соответствии с временными диаграммами работы КМОП матрицы;
- Организовать буферизацию данных в SDRAM с последующим считыванием на частоте до 48МГц.
Решение
На этапе разработки архитектуры проекта в качестве кристалла FPGA выбрана микросхема Xilinx XC3S400-PQ208. Внутренняя архитектура проекта построена на основе управляющего контроллера PicoBlaze, трех DMA каналов, контроллеров CMOS, SDRAM и ISA, а также приемопередатчика UART для тестирования и отладки проекта.
На кристалле Xilinx XC3S400-PQ208 реализованы функции:
- Управление ISA шиной;
- Управление внешним АЦП TI ADS5221;
- Управление работой и питанием камеры;
- Формирование сигналов синхронизации;
- Организация последовательного режима работы камеры;
- Организация параллельного режима работы камеры;
- Организация режима неразрушающего сканирования камеры.
Преимущества и характеристики
Пакет разработанных IP ядер в комплексе с ядром микропроцессора Xilinx PicoBlaze (либо MicroBlaze) является основой для выполнения следующих задач:
- Передача информации по PCI шине;
- Вывод данных на VGA монитор или на телевизор используя стандартный аналоговый видео-выход;
- Наложение на исходный сигнал камеры дополнительной информации (символов, изображений и др.), передаваемой с PC или с другого управляющего устройства;
- Обработка видео сигнала получаемого с КМОП матрицы в реальном режиме времени.
| Средства проектирования |
Xilinx ISE 6.2, Synplify Pro 7.2, ModelSim |
| Языки программирования |
VHDL, ASM |
| Аппаратура и интерфейсы |
ISA, SDRAM, DMA, CMOS |
| Средства управления проектом |
dotProject, MSProject, CVS |
| Трудозатраты |
80 человеко-дней |
| Срок выполнения проекта |
2,5 месяца |
|
|
|
