CCD信号采集系统的USB接口设计

CCD信号采集系统的USB接口设计

CCD(ChargeCoupledDevices)电荷耦合器件是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。由于CCD器件具有诸多优点：灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、空间自扫描等，使得近30年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。目前，CCD应用技术已成为集光学、电子学、精密机械及微计算机为一体的综合性技术，在现代光子学、光电检测技术和现代测量技术中成果累累。随着CCD技术的迅猛发展，针对CCD信号的采集及采集之后的信号如何与计算机进行信息通信就成为CCD应用的一个重要问题，而能够针对CCD每一个象素进行高速采集并实时的传输给计算机处理，将会大大的提高采集到的CCD信号的精度并解决实时处理的问题，这在CCD信号采集和处理领域都将有非常广阔的前景。

    通用串行总线USB(UniversalSerialBus)是1995年由康柏、微软、IBM，DEC等公司为解决传统总线不足而推广的一种新型的通信标准。USB总线接口具有较高的数据传输率、使用灵活、易扩展等优点，非常适合CCD的数据采集。他有低速、全速和高速三种工作方式，即USBl．1版本中．的低速模式和全速模式，低速模式的传输速率为1．5Mb／s，支持一些不需要很大数据吞吐量和很高实时性的设备，如鼠标、键盘等；全速模式的传输速率可以达到12Mb／s。，可以外接速率更高的外设，适合用于线阵CCD的数据采集。在USB 2．0版本中，增加了一种高速模式，其数据传输率最高可以达到480Mb／s，完全可以满足高速CCD数据采集系统的需要。

2 接口硬件组成

    本系统选用高速的AD(模数)转换器，用于采集CCD信号，配以先进先出(FIFO)存储器作为数据高速缓冲器，用于存储AD转换后的数据，并采用具有微控制器的USB接口芯片，从而通过USB接口将采集到的数据输入计算机。系统原理框图如图1所示。