本實(shí)用新型屬于工業(yè)相機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)。

背景技術(shù)：

在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，常用的工業(yè)相機(jī)通常使用USB或者網(wǎng)絡(luò)傳輸采集的數(shù)據(jù)。比較普遍的做法是使用FPGA對(duì)圖像傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集緩存，然后按照制定的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議發(fā)送到用戶電腦中進(jìn)行處理。其中使用USB傳輸距離較短，很難適用于遠(yuǎn)距離傳輸。由于FPGA在數(shù)據(jù)處理方面不夠靈活，網(wǎng)絡(luò)傳輸多采用標(biāo)準(zhǔn)的GigE協(xié)議傳輸。這樣導(dǎo)致用戶在接收數(shù)據(jù)時(shí)必須在電腦安裝相應(yīng)驅(qū)動(dòng)才能使用，很難擺脫電腦的束縛，使用起來(lái)不夠方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)，解決現(xiàn)有工業(yè)相機(jī)在數(shù)據(jù)傳輸不夠靈活、內(nèi)部功能無(wú)法讓用戶自由定制的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)，該相機(jī)包括CMOS圖像傳感器系統(tǒng)、FPGA控制系統(tǒng)以及ARM控制系統(tǒng)，其中，CMOS圖像傳感器系統(tǒng)通過(guò)SPI接口與FPGA控制系統(tǒng)相連接，使通過(guò)CMOS圖像傳感器系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路LVDS數(shù)字信號(hào)，并傳輸至FPGA控制系統(tǒng)；FPGA控制系統(tǒng)對(duì)LVDS數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、排列，輸出為CSI接口時(shí)序，并傳輸至與FPGA控制系統(tǒng)相連接的ARM控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，ARM控制系統(tǒng)可根據(jù)通訊協(xié)議傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

所述的CMOS圖像傳感器系統(tǒng)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(shí)，參考電壓模塊與接口模塊相連接，提供DAC CTRL接口；CMOS傳感器可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)接口模塊與FPGA控制系統(tǒng)相連接。

所述的FPGA控制系統(tǒng)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(shí)，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(guò)DVI傳輸?shù)男盘?hào)，視頻解碼輸出端與接口模塊相連接，將解碼后的信號(hào)通過(guò)接口模塊中的HDMI向外輸出；其中，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)接口模塊與CMOS圖像傳感器系統(tǒng)接口、ARM控制系統(tǒng)接口相連接，使從CMOS圖像傳感器系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA模塊加工后，傳輸至ARM控制系統(tǒng)。

所述的ARM控制系統(tǒng)包括I.MX6處理器、DDR內(nèi)存、eMMC存儲(chǔ)器、系統(tǒng)啟動(dòng)模式模塊、系統(tǒng)接口模塊以及電源管理模塊，I.MX6處理器分別與DDR內(nèi)存、eMMC存儲(chǔ)器、系統(tǒng)啟動(dòng)模式模塊、系統(tǒng)接口模塊相互連接，并進(jìn)行相互通訊，其中，與I.MX6處理器相連接的系統(tǒng)接口進(jìn)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(wǎng)接口、HDMI接口以及ARM預(yù)留接口，其中，F(xiàn)PGA接口主要用于FPGA模塊與ARM控制系統(tǒng)進(jìn)行通信；UART接口用于系統(tǒng)調(diào)試命令輸入；LCD觸屏接口為預(yù)留接口；千兆以太網(wǎng)用于ARM控制系統(tǒng)與上位機(jī)通訊，包括圖像數(shù)據(jù)、控制命令的傳輸。

所述的ARM控制系統(tǒng)通過(guò)CSI接口以及I2C接口與FPGA控制系統(tǒng)相連，F(xiàn)PGA控制系統(tǒng)將輸出CSI接口時(shí)序到ARM控制系統(tǒng)，ARM通過(guò)并行接口或者I2C接口對(duì)FPGA進(jìn)行配置CMOS參數(shù)。

所述的CMOS圖像傳感器系統(tǒng)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(tǒng)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。

本實(shí)用新型的顯著效果在于：本實(shí)用新型所述的一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)可根據(jù)不同要求在相機(jī)內(nèi)部定制任意傳輸協(xié)議，并將圖像傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)任意視頻格式輸出，并方便在相機(jī)內(nèi)部進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，各項(xiàng)功能模塊化，可修復(fù)性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述的一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中CMOS傳感器系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中FPGA控制系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中ARM控制系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種支持多種通信協(xié)議的多功能高清數(shù)字相機(jī)，包括CMOS圖像傳感器系統(tǒng)、FPGA控制系統(tǒng)以及ARM控制系統(tǒng)，其中，CMOS圖像傳感器系統(tǒng)通過(guò)SPI接口與FPGA控制系統(tǒng)相連接，使通過(guò)CMOS圖像傳感器系統(tǒng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路LVDS數(shù)字信號(hào)，并傳輸至FPGA控制系統(tǒng)；FPGA控制系統(tǒng)對(duì)LVDS數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、排列，輸出為CSI接口時(shí)序，并傳輸至與FPGA控制系統(tǒng)相連接的ARM控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，ARM控制系統(tǒng)可根據(jù)通訊協(xié)議傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；其中，CMOS圖像傳感器系統(tǒng)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(zhuǎn)換模塊、模擬信號(hào)輸出模塊以及AD轉(zhuǎn)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(shí)，參考電壓模塊與接口模塊相連接，提供DAC CTRL接口；CMOS傳感器可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)接口模塊與FPGA控制系統(tǒng)相連接，其中，CMOS圖像傳感器系統(tǒng)中的接口模塊可提供包括GPIO、SPI和LVDS接口；

FPGA控制系統(tǒng)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(shí)，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(guò)DVI傳輸?shù)男盘?hào)，視頻解碼輸出端與接口模塊相連接，將解碼后的信號(hào)通過(guò)接口模塊中的HDMI向外輸出；其中，F(xiàn)PGA模塊通過(guò)接口模塊與CMOS圖像傳感器系統(tǒng)接口、ARM控制系統(tǒng)接口相連接，并同時(shí)提供JTAG接口；

ARM控制系統(tǒng)通過(guò)CSI接口以及I2C接口與FPGA控制系統(tǒng)相連，F(xiàn)PGA控制系統(tǒng)將輸出CSI接口時(shí)序到ARM控制系統(tǒng)，ARM通過(guò)并行接口或者I2C接口對(duì)FPGA進(jìn)行配置CMOS參數(shù)；ARM控制系統(tǒng)包括I.MX6處理器、DDR內(nèi)存、eMMC存儲(chǔ)器、系統(tǒng)啟動(dòng)模式模塊、系統(tǒng)接口模塊以及電源管理模塊，I.MX6處理器分別與DDR內(nèi)存、eMMC存儲(chǔ)器、系統(tǒng)啟動(dòng)模式模塊、系統(tǒng)接口模塊相互連接，并進(jìn)行相互通訊，其中，與I.MX6處理器相連接的系統(tǒng)接口進(jìn)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(wǎng)接口、HDMI接口以及ARM預(yù)留接口，其中，F(xiàn)PGA接口主要用于FPGA模塊與ARM控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，包括電源、DVI、并行數(shù)據(jù)端口以及GPIO；UART接口采用低功耗芯片SP3232，用于系統(tǒng)調(diào)試命令輸入；LCD觸屏接口為預(yù)留接口，控制器采用TSC2007IPW；千兆以太網(wǎng)用于ARM控制系統(tǒng)與上位機(jī)通訊，包括圖像數(shù)據(jù)、控制命令的傳輸。