基于FPGA的IIC接口CCD图像采集系统设计与VerilogHDL实现

本篇论文主要探讨了基于CCD（Charge-Coupled Device）的FPGA（Field-Programmable Gate Array）图像采集控制系统设计，特别是针对IIC（Inter-Integrated Circuit）从设备接口协议的实现。IIC是一种常用的在嵌入式系统中进行低速率、双向通信的标准，它简化了接口设计，适用于资源受限的设备间通信。 论文首先介绍了背景，指出传统的CCD图像采集系统需要与数字图像处理控制器进行有效通信，而FPGA因其灵活性和高可靠性，被选作实现IIC接口的理想平台。作者采用VerilogHDL（Hardware Description Language），这是一种硬件描述语言，用于在FPGA上实现IIC总线控制器，以增强CCD图像采集器与处理器之间的数据交换。 核心部分，作者详细阐述了基于FPGA的可配置IIC总线接口设计方案，它采用同步有限状态机和模块化设计方法，将IIC总线控制分解为六个关键模块：时钟分频模块、寄存器组模块、数据接收模块、数据发送模块、缓冲输出模块以及时序控制模块。这些模块通过VerilogHDL语言清晰地定义，确保了系统的稳定性和可扩展性。顶层模块同样使用硬件描述语言进行设计，这使得整个设计过程更加模块化和易于维护。 作者还对比了基于微处理器和FPGA的视频采集系统优缺点，强调了FPGA在实时视频处理和抗干扰能力上的优势，以及在利用EDA（Electronic Design Automation）工具进行系统级设计中的重要性。I2C总线的双向性和简单性在FPGA平台上的应用显得尤为关键。 这篇论文深入研究了如何利用FPGA实现IIC接口，以优化CCD图像采集系统的性能，并通过模块化设计方法和VerilogHDL语言实践，展示了其在现代图像采集系统中的实用价值和设计原则。这对于理解和应用FPGA在图像处理领域的技术具有重要意义。