一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機制造技術

本實用新型專利技術涉及工業相機技術領域，具體公開了一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機。該相機包括CMOS圖像傳感器系統、FPGA控制系統以及ARM控制系統，其中，CMOS圖像傳感器系統通過SPI接口與FPGA控制系統相連接，使通過CMOS圖像傳感器系統將光信號轉換為多路LVDS數字信號，并傳輸至FPGA控制系統；FPGA控制系統對LVDS數字信號進行采集、排列，輸出為CSI接口時序，并傳輸至與FPGA控制系統相連接的ARM控制系統進行處理，ARM控制系統可根據通訊協議傳輸到上位機或直接進行數據處理。該相機可根據不同要求在相機內部定制任意傳輸協議，并將圖像傳感器數據通過任意視頻格式輸出，并方便在相機內部進行二次開發，各項功能模塊化，可修復性強。

【技術實現步驟摘要】
一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機
本技術屬于工業相機
，具體涉及一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機。
技術介紹
在機器視覺領域，常用的工業相機通常使用USB或者網絡傳輸采集的數據。比較普遍的做法是使用FPGA對圖像傳感器進行數據采集緩存，然后按照制定的標準協議發送到用戶電腦中進行處理。其中使用USB傳輸距離較短，很難適用于遠距離傳輸。由于FPGA在數據處理方面不夠靈活，網絡傳輸多采用標準的GigE協議傳輸。這樣導致用戶在接收數據時必須在電腦安裝相應驅動才能使用，很難擺脫電腦的束縛，使用起來不夠方便。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，解決現有工業相機在數據傳輸不夠靈活、內部功能無法讓用戶自由定制的問題。本技術的技術方案如下：一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，該相機包括CMOS圖像傳感器系統、FPGA控制系統以及ARM控制系統，其中，CMOS圖像傳感器系統通過SPI接口與FPGA控制系統相連接，使通過CMOS圖像傳感器系統將光信號轉換為多路LVDS數字信號，并傳輸至FPGA控制系統；FPGA控制系統對LVDS數字信號進行采集、排列，輸出為CSI接口時序，并傳輸至與FPGA控制系統相連接的ARM控制系統進行處理，ARM控制系統可根據通訊協議傳輸到上位機或直接進行數據處理。所述的CMOS圖像傳感器系統包括CMOS傳感器、電源模塊、參考電壓模塊以及接口模塊，其中，電源模塊與CMOS傳感相連接，為CMOS傳感器提供正常的工作電壓；參考電壓模塊與CMOS傳感器相連接，為CMOS傳感器提供包括VTREF和VTSIG的工作參考電壓，同時，參考電壓模塊與接口模塊相連接，提供DACCTRL接口；CMOS傳感器可將光信號轉換為數字信號，并通過接口模塊與FPGA控制系統相連接。所述的FPGA控制系統包括FPGA模塊、電源模塊、視頻解碼以及接口模塊，其中，電源模塊與FPGA模塊相連接，為其提供正常工作電壓，同時，電源模塊與視頻解碼相連接，為其提供工作直流電源；視頻解碼輸入端與FPGA模塊相連接，接收從FPGA模塊通過DVI傳輸的信號，視頻解碼輸出端與接口模塊相連接，將解碼后的信號通過接口模塊中的HDMI向外輸出；其中，FPGA模塊通過接口模塊與CMOS圖像傳感器系統接口、ARM控制系統接口相連接，使從CMOS圖像傳感器系統獲得的數據經過FPGA模塊加工后，傳輸至ARM控制系統。所述的ARM控制系統包括I.MX6處理器、DDR內存、eMMC存儲器、系統啟動模式模塊、系統接口模塊以及電源管理模塊，I.MX6處理器分別與DDR內存、eMMC存儲器、系統啟動模式模塊、系統接口模塊相互連接，并進行相互通訊，其中，與I.MX6處理器相連接的系統接口進一步包括FPGA接口、UART接口、USB接口、按鍵接口、LCD觸屏接口、千兆以太網接口、HDMI接口以及ARM預留接口，其中，FPGA接口主要用于FPGA模塊與ARM控制系統進行通信；UART接口用于系統調試命令輸入；LCD觸屏接口為預留接口；千兆以太網用于ARM控制系統與上位機通訊，包括圖像數據、控制命令的傳輸。所述的ARM控制系統通過CSI接口以及I2C接口與FPGA控制系統相連，FPGA控制系統將輸出CSI接口時序到ARM控制系統，ARM通過并行接口或者I2C接口對FPGA進行配置CMOS參數。所述的CMOS圖像傳感器系統中的接口模塊可提供包括GPIO、SPI和LVDS接口。所述的FPGA控制系統中的接口模塊還提供JTAG接口。所述的UART接口采用低功耗的SP3232芯片。所述的LCD觸屏接口控制器采用TSC2007IPW芯片。本技術的顯著效果在于：本技術所述的一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機可根據不同要求在相機內部定制任意傳輸協議，并將圖像傳感器數據通過任意視頻格式輸出，并方便在相機內部進行二次開發，各項功能模塊化，可修復性強。附圖說明圖1為本技術所述的一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機結構示意圖；圖2為圖1中CMOS傳感器系統功能模塊結構示意圖；圖3為圖1中FPGA控制系統功能模塊結構示意圖；圖4為圖1中ARM控制系統功能模塊結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本技術作進一步詳細說明。如圖1所示，一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，包括CMOS圖像傳感器系統、FPGA控制系統以及ARM控制系統，其中，CMOS圖像傳感器系統通過SPI接口與FPGA控制系統相連接，使通過CMOS圖像傳感器系統將光信號轉換為多路LVDS數字信號，并傳輸至FPGA控制系統；FPGA控制系統對LVDS數字信號進行采集、排列，輸出為CSI接口時序，并傳輸至與FPGA控制系統相連接的ARM控制系統進行處理，ARM控制系統可根據通訊協議傳輸到上位機或直接進行數據處理；其中，CMOS圖像傳感器系統包括CMOS傳感器、電源模塊、參考電壓模塊以及接口模塊，其中，CMOS傳感器包括光電轉換模塊、模擬信號輸出模塊以及AD轉換模塊；電源模塊與CMOS傳感器相連接，為CMOS傳感器提供包括5V、3.3V以及1.8V的工作電壓；參考電壓模塊與CMOS傳感器相連接，為CMOS傳感器提供包括VTREF和VTSIG的工作參考電壓，同時，參考電壓模塊與接口模塊相連接，提供DACCTRL接口；CMOS傳感器可將光信號轉換為數字信號，并通過接口模塊與FPGA控制系統相連接，其中，CMOS圖像傳感器系統中的接口模塊可提供包括GPIO、SPI和LVDS接口；FPGA控制系統包括FPGA模塊、電源模塊、視頻解碼以及接口模塊，其中，電源模塊與FPGA模塊相連接，為FPPGA模塊提供3.3V、2.5V以及1.2V的工作電壓，同時，電源模塊與視頻解碼相連接，為其提供工作直流電壓；視頻解碼輸入端與FPGA模塊相連接，接收從FPGA模塊通過DVI傳輸的信號，視頻解碼輸出端與接口模塊相連接，將解碼后的信號通過接口模塊中的HDMI向外輸出；其中，FPGA模塊通過接口模塊與CMOS圖像傳感器系統接口、ARM控制系統接口相連接，并同時提供JTAG接口；ARM控制系統通過CSI接口以及I2C接口與FPGA控制系統相連，FPGA控制系統將輸出CSI接口時序到ARM控制系統，ARM通過并行接口或者I2C接口對FPGA進行配置CMOS參數；ARM控制系統包括I.MX6處理器、DDR內存、eMMC存儲器、系統啟動模式模塊、系統接口模塊以及電源管理模塊，I.MX6處理器分別與DDR內存、eMMC存儲器、系統啟動模式模塊、系統接口模塊相互連接，并進行相互通訊，其中，與I.MX6處理器相連接的系統接口進一步包括FPGA接口、UART接口、USB接口、按鍵接口、LCD觸屏接口、千兆以太網接口、HDMI接口以及ARM預留接口，其中，FPGA接口主要用于FPGA模塊與ARM控制系統進行通信，包括電源、DVI、并行數據端口以及GPIO；UART接口采用低功耗芯片SP3232，用于系統調試命令輸入；LCD觸屏接口為預留接口，控制器采用TSC2007IPW；千兆以太網用于ARM控制系統與上位機通訊，包括圖像數據、控制命令的傳輸。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，其特征在于：該相機包括CMOS圖像傳感器系統、FPGA控制系統以及ARM控制系統，其中，CMOS圖像傳感器系統通過SPI接口與FPGA控制系統相連接，使通過CMOS圖像傳感器系統將光信號轉換為多路LVDS數字信號，并傳輸至FPGA控制系統；FPGA控制系統對LVDS數字信號進行采集、排列，輸出為CSI接口時序，并傳輸至與FPGA控制系統相連接的ARM控制系統進行處理，ARM控制系統可根據通訊協議傳輸到上位機或直接進行數據處理。

【技術特征摘要】
1.一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，其特征在于：該相機包括CMOS圖像傳感器系統、FPGA控制系統以及ARM控制系統，其中，CMOS圖像傳感器系統通過SPI接口與FPGA控制系統相連接，使通過CMOS圖像傳感器系統將光信號轉換為多路LVDS數字信號，并傳輸至FPGA控制系統；FPGA控制系統對LVDS數字信號進行采集、排列，輸出為CSI接口時序，并傳輸至與FPGA控制系統相連接的ARM控制系統進行處理，ARM控制系統可根據通訊協議傳輸到上位機或直接進行數據處理。2.根據權利要求1所述的一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，其特征在于：所述的CMOS圖像傳感器系統包括CMOS傳感器、電源模塊、參考電壓模塊以及接口模塊，其中，電源模塊與CMOS傳感相連接，為CMOS傳感器提供正常的工作電壓；參考電壓模塊與CMOS傳感器相連接，為CMOS傳感器提供包括VTREF和VTSIG的工作參考電壓，同時，參考電壓模塊與接口模塊相連接，提供DACCTRL接口；CMOS傳感器可將光信號轉換為數字信號，并通過接口模塊與FPGA控制系統相連接。3.根據權利要求1所述的一種支持多種通信協議的多功能高清數字相機，其特征在于：所述的FPGA控制系統包括FPGA模塊、電源模塊、視頻解碼以及接口模塊，其中，電源模塊與FPGA模塊相連接，為其提供正常工作電壓，同時，電源模塊與視頻解碼相連接，為其提供工作直流電源；視頻解碼輸入端與FPGA模塊相連接，接收從FPGA模塊通過DVI傳輸的信號，視頻解碼輸出端與接口模塊相連接，將解碼后的信號通過接口模塊中的HDMI向外輸出；其中，FPGA模塊通過接口模塊與CMOS圖像傳感器系統接口、ARM控制系統接口相連接，使從CMOS圖像傳感器系統獲得的數據經過FPGA模塊加工后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋強，黃潔，柯發偉，文雪忠，姜林，李晶，
申請(專利權)人：中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所，
類型：新型
國別省市：四川,51