专利名称：一种基于fpga的通用图像数据采集pcb板与其子pcb板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及一种基于FPGA的通用图像数据采集PCB 板与其子PCB板。
背景技术：
CMOS图像传感器根据像素数量分类有多种规格，低像素CMOS传感器因市场用量大，已有对应的采集控制专用 ASIC (Application Specific Intergrated Circuits)即专用集成电路，该专用集成电路是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。由于当前工业界9MP以上像素的CMOS传感器图像采集控制电路目前都是基于 FPGA的解决方案，根据每一款CMOS传感器的像素数量所要求的定时、量化、同步等技术参数要求对应开发一套采集控制板。随着集成电路工艺的改进，CMOS图像传感器的像素数量越来越大，规格越来越多， 现市场上高像素CMOS传感器已有9MP、11MP以及13MP等规格。如果采用原来每种规格的 CMOS图像传感器都对应开发一种采集控制板，那么生产厂家为了能提供各种不同规格的 CMOS摄像组件，就必需要相应开发、生产各种对应的图像采集控制板，这不仅会造成大量的重复开发工作，而且会给生产厂家从元器件采购、生产组织、库存管理、质量控制到售后服务等所有环节都造成成倍的压力和风险。
发明内容为了解决现有技术中的的上述问题，本实用新型提供了一种基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，该所述PCB板包括FPGA模块M102，输入模块M101，输出模块M103，内存模块M104，并且所述FPGA模块M102与对应的输入模块MlOl设置包括1 总线时钟信号端口模块M201，1 串行读写数据信号端口模块M202，并行像素数据信号端口模块M203，行有效信号端口模块M204，帧有效信号端口模块M205，像素时钟端口模块M206 ；所述FPGA模块M102与对应的输出模块MlOl设置包括数据信号端口模块M301，读输出使能信号端口模块M302，写输出使能信号端口模块M303，FIFO输出使能信号端口模块M304，FIFO 地址0端口模块M305，FIFO地址1端口模块M306，FIFO包结束信号端口模块M307，至少三个FPGA控制信号端口模块M308。所述的输出模块M103包括设置输出控制模块M107 与USB输出模块M108，并且FPGA模块M102与输出控制模块M107连接，输出控制模块M107 与USB输出模块M108连接。作为本实用新型的进一步改进，所述的FPGA模块M102还包括设置未定义模块 M106，该未定义模块为以后的图像传感器留足逻辑资源，并且与之对应，在输入模块M101， 输出模块M103设置足够的未定端口。作为本实用新型的进一步改进，所述的输入模块MlOl设置单排MPin和一个单排 IOPin插针的插座。本实用新型还提供了一种与上述基于FPGA的通用图像数据采集PCB板对应连接的子PCB板，并且所述的PCB子板使用包括9MP或IlMP或13MP规格的美光CMOS图像传感器，并且通过连接所述的单排24Pin和一个单排IOPin的插针的插座连接所述的基于FPGA 的通用图像数据采集PCB板。本实用新型的有益效果是通过把FPGA各类信号端口进行优化归类，最大化地利用主控芯片的资源，并且为兼顾今后可能出现的更高像素CMOS传感器预留了未定义信号插脚和FPGA资源，并形成总线架构的平台。做到了只要升级固件或启用预留引脚或替换同系列管脚兼容的更大容量的FPGA器件即可实现采集控制板硬件的可重用，减少了重复开发工作，提高了产品的可靠性，更大大地减轻了企业的生产管理、库存成本和售后服务。
图1是本实用新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板结构图；图2是本实用新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板输入端口模块结构示意图；图3是本实用新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板输出端口模块结构示意图；图4是本实用新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板子PCB板结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明及具体实施方式
对本实用新型进一步说明。如图1所示为本新型提供的PCB板结构图。该PCB板包括输入模块MlOl，FPGA模块M102，输出模块M103，内存模块M104，并且FPGA模块M102包括已经定义模块M105和未定义模块M106，输出模块包括输出控制模块M107，USB输出模块M108。FPGA设置未定义模块，目的是预留适度富余FPGA逻辑资源， 当不同的CMOS传感器更新换代的时候，只要更新一下FPGA固件即可。FPGA模块M102与内存模块M104—起完成图像传感器数据的采集，并把图像数据转化成包括特定视频格式。作为本实用新型的实施例，本新型采用Xilinx公司的Spartan-3平台的XC3S400-4TQ144C芯片作为FPGA主控芯片。输入模块MlOl包括设置单排MPin和一个单排IOPin的插针的插座，两个插排 Pin数不一致可以防止插反，提高了生产效率。输出模块M103主要实现通过USB接口远程输出图像视频。作为本新型的实施例， 输出控制模块M107采用CY7C68013A-56LFXC集成电路IC把来自FPGA输出的图像数据整合成USB接口支持的数据格式并控制数据的传输。如图2为本新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板输入端口模块结构示意图。该模块具体为FPGA模块M102定义的输入端口，该端口与对应的输入模块MlOl设置的插座端口连接。该结构具体包括I2C总线时钟信号端口模块M201，用于图像传感器与FPGA控制数据传输的同步；I2C串行读写数据信号端口模块M202，用于控制数据传输；[0022]并行像素数据信号端口模块M203，用于图像数据传输；行有效信号端口模块M204，用于图像数据传输控制与握手；帧有效信号端口模块M205，用于图像数据传输控制与握手；像素时钟端口模块M206，用于图像数据传输控制与握手。如图3为本新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板输出端口模块结构示意图。该模块具体为FPGA模块M102定义的输出端口与对应的输出模块M103中输出控制模块M107连接的端口。该结构具体包括数据信号端口模块M301，用于图像数据的输出；读输出使能信号端口模块M302，用于数据传输的控制；写输出使能信号端口模块M303，用于数据写输出的控制；FIFO输出使能信号端口模块M304，用于数据传输的使能控制；FIFO地址0端口模块M305，用于数据地址的传输；FIFO地址1端口模块M306，用于数据地址的传输；FIFO包结束信号端口模块M307，用于数据包传输的控制；至少三个FPGA控制信号端口模块M308用于数据传输的控制。如图4为本新型提供的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板子PCB板结构示意图。该子板主要包括图像传感器模块，即图中M401模块；还有其连接的图像输出模块 M402模块。该图像传感器模块M401 —般为高像素的9MP、11MP以及13MP等规格的美光 CMOS传感器，并且可以兼容未来使用的其他更高像素的图像传感器。该子板的图像输出模块M402设置用于连接的插头\连接口，所述插头/连接口与前述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板的输入模块MlOl插座连接，从而实现该基于 FPGA的通用图像数据采集PCB板与其子PCB板的连接形成一整体。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，包括FPGA模块(M102)，输入模块 (M101)，输出模块(M103)，内存模块(M104)，其特征在于所述FPGA模块(M102)通过设置包括1 总线时钟信号端口模块(M201)，I2C串行读写数据信号端口模块(M202)，并行像素数据信号端口模块(M203)，行有效信号端口模块(M204)，帧有效信号端口模块(M205)，像素时钟端口模块(M206)与对应的输入模块(M101)连接。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，其特征在于所述 FPGA模块(M102)设置包括数据信号端口模块(M301)，读输出使能信号端口模块(M302)，写输出使能信号端口模块(M303)，FIF0输出使能信号端口模块(M304)，FIF0地址0端口模块 (M305)，FIFO地址1端口模块(M306)，FIFO包结束信号端口模块(M307)，至少三个FPGA控制信号端口模块(M308)与对应的输出模块(MlOl)连接。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，其特征在于所述的FPGA模块(M102)还包括设置未定义模块(M106)，与输入模块(M101) —起设置至少一个未定义输入端口模块(M207)，与输出模块(M103)—起设置至少一个未定义输出端口模块 (M309)。
4.如根据权利要求1至3任一项所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，其特征在于所述的输出模块(M103)包括输出控制模块(M107)与USB输出模块(M108)，并且FPGA 模块(M102)与输出控制模块(M107)连接，输出控制模块(M107)与USB输出模块(M108)连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板，其特征在于所述的输入模块(MlOl)设置单排MPin和一个单排IOPin插针的插座。
6.一种图像数据采集PCB子板，其特征在于所述的PCB子板包括图像传感器模块 (M401)与图像数据输出模块(M402)，并且图像数据输出模块(M402)通过连接如权利要求5 所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板中的插座连接所述的基于FPGA的通用图像数据采集PCB板。
7.如权利要求6所述的图像数据采集PCB子板，其特征在于所述的图像传感器模块 (M401)兼容包括9MP或IlMP或13MP规格的美光CMOS图像传感器。
专利摘要本实用新型提供了一种基于FPGA的通用图像数据采集PCB板与其子PCB板，前述PCB板包括FPGA模块M102，输入模块M101，输出模块M103，内存模块M104，并且所述FPGA模块M102与对应的输入模块M101设置包括I2C总线时钟信号端口模块M201，I2C串行读写数据信号端口模块M202，并行像素数据信号端口模块M203，行有效信号端口模块M204，帧有效信号端口模块M205，像素时钟端口模块M206。其子PCB板设置包括图像传感器模块(M401)与图像数据输出模块(M402)。本实用新型的有益效果是实现采集控制板硬件的模块化与可重用性，减少了重复开发工作，提高了产品的可靠性。
文档编号H05K1/18GK201937957SQ201020658518
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者郑乔俊 申请人:深圳市视鑫数码有限公司