一种基于FPGA和USB2.0协议接口的CCD光谱信号通用采集系统设计

摘要

本发明属于CCD光谱信号采集及传输设计领域，涉及光学、现成可编程门阵列及USB2.0协议接口的集成电路设计技术领域。本发明提出了一种基于FPGA和USB2.0协议的CCD光谱信号通用采集系统。整个系统主要由光谱信号产生、数据采集单元两大部分组成。由光学成像模块和FPGA控制光谱信号的产生；USB配合FPGA进行逻辑控制，负责光谱信号的采集，上位机进行数据的结果分析。为适应各种不同类型CCD传感器的要求，预留了FPGA的IO口作为系统板与传感器的接口，采用具有CDS相关双采样特性的A/D转换器以抑制CCD传感器的暗电流噪声，采用FPGA片上配置异步FIFO进行大容量数据缓存和时钟域转换，最后在USB2.0协议接口下，将FIFO中的采集数据传送到上位机进行界面显示及结果分析。实现了实时传送、处理大容量数据和硬件通用性的目的。

主权项

一种基于FPGA和USB2.0协议的接口的CCD光谱信号通用采集系统，按光谱信号流程可将系统功能描述如下：首先待测光源经光纤引入分光系统按波长顺序在空间分离为一系列“单一”波长的“单色光”投射到CCD上；通过FPGA预留的IO口对CCD进行时序驱动及相关控制将光信号转换成电信号；再次通过前端信号调理将模拟信号经相关双采样转换成数字信号缓存在FPGA片上配置的FIFO中；最后通过USB2.0协议接口将FIFO中的缓存数据传送到上位机进行后期的数据分析。