基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170842

吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (4): 1298-1304.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170842

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基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统

丁宁¹, 常玉春¹, 赵健博¹, 王超², 杨小天²

1.吉林大学电子科学与工程学院,长春 130012;
2.吉林建筑大学吉林省建筑电气综合节能重点实验室,长春 130118

收稿日期:2017-07-20 出版日期:2018-07-01 发布日期:2018-07-01
通讯作者: 常玉春(1973-),男,教授,博士生导师.研究方向:集成电路设计.E-mail:changyc@jlu.edu.cn
作者简介:丁宁(1990-),男,博士研究生.研究方向:CMOS集成电路设计.E-mail:715173723@qq.com
基金资助:
吉林省科技厅重点项目(2016204042GX,20160204069GX); 吉林省科技厅项目(20170101111JC); 吉林省发改委战略经济调整项目(2015Y041); 国家重点研发项目(2017YFF0105303); 吉林大学研究生创新研究计划项目(450060523254).

High-speed CMOS image sensor data acquisition system based on USB 3.0

DING Ning¹, CHANG Yu-chun¹, ZHAO Jian-bo¹, WANG Chao², YANG Xiao-tian²

1.College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012,China;
2.Jilin Provincial Key Laboratory of Architectural Electricity & Comprehensive Energy Saving, Jilin Jianzhu University, Changchun 130118, China;

Received:2017-07-20 Online:2018-07-01 Published:2018-07-01

摘要/Abstract

摘要： 随着高速CMOS图像传感器分辨率和帧率的大幅度提升,无论在数据传输带宽方面还是缓存容量方面都需要图像采集系统能够应对巨大的实时数据量来满足使用要求。基于此,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和USB 3.0的高速CMOS图像传感器的数据采集系统实现方式。本文依次从系统电路硬件设计、FPGA和USB 3.0芯片软件功能设计以及上位机软件设计进行阐述,最后对系统进行整体调试并给出了实验结论。测试结果表明本系统能够最大化利用USB 3.0芯片的传输能力,同时实现图像接收过程的零误码率。因此,该系统可较好地满足目前高速高分辨率CMOS图像传感器对数据采集的数据实时性和准确性要求。

关键词: 通信技术, CMOS图像传感器, 高速数据采集, 现场可编程门阵列, USB 3.0, LabVIEW

Abstract: Due to the rapid improvement of the resolution and frame rate of the high-speed CMOS Image Sensor (CIS), image acquisition systems claim a higher level requirement for data bandwidth and cache capacity to dealing with the huge amount of real-time data from the sensor. According to this situation, this paper presents an implementation method for high-speed CIS data acquisition system based on FPGA and USB 3.0. The acquisition system is constructed by following parts: design of system hardware circuit, FPGA and UBS 3.0 software design, PC operation software design, system testing and debugging and measurement results. The results indicate that this system can use the maximum capacity of UBS 3.0, meanwhile, achieve zero Symbol Error Rate (SER) during the image reception process. Therefore, the system satisfies the requirement of real-time ability and accuracy of data for the current high-speed resolution CIS.

Key words: communication technology, CMOS image sensor, high-speed data acquisition, field-programmable gate array(FPGA), USB 3.0, LabVIEW

中图分类号:

TN911.73

丁宁, 常玉春, 赵健博, 王超, 杨小天. 基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1298-1304.

DING Ning, CHANG Yu-chun, ZHAO Jian-bo, WANG Chao, YANG Xiao-tian. High-speed CMOS image sensor data acquisition system based on USB 3.0[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1298-1304.

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