DSP系统具有高速、小型化、稳定性好、精度高和集成度高等特点。本文设计了一种基于DSP技术的线阵CCD数 据采集系统，以TMS320VC5502型DSP和TLVl572型A/D转换器为例，分析了CCD输出数据和A/D转换数据的工作时序，详细介绍对线阵 CCD输出视频信号的数据采集过程，并通过MAX232器件把采集结果传给PC机。该系统设计方案电路简单，可靠性好，易于实现，具有一定的通用性。
关键词:TMS320VC5502； 电荷耦合器件；A/D转换器；数据采集

1 前言
CCD(电荷耦合器件，Charge Coupled Device)是20世纪70年代初发展起来的新型半导体光电成像器件。它具有体积小、分辨力高、精度高、稳定性能良好、坚固、抗振动、抗电磁干扰等特 点。广泛应用于工件尺寸测量、工件表面质量检测、物体热膨胀系数检测以及图像传真、摄像机智能传感器等方面。随着CCD的快速发展和广泛应用，人们要求能 够快速准确地处理CCD输出信号。而DSP(数字信号处理器)是一种具有高速性、实时性且片内资源丰富的处理器。
本文将以TMS320VC5502 DSP和TLVl572ADC为例介绍一种基于DSP的线阵CCD输出信号采集系统。




2 系统概述
本 系统主要由线阵CCD、ADC、DSP和PC机等组成。系统工作时，被检测对象的光信息通过光学成像系统成像于CCD的光敏面上，CCD的光敏像元将其上 的光强度转换成电荷量。在一定时钟频率脉冲的驱动下，在CCD的输出端可以获得被测对象的视频信号。在用DSP进行处理之前，必须经过A/D转换为数字信 号，DSP将A/D转换的结果存入片内的数据存储器以便后续处理，最后DSP根据用户的要求将处理结果上传给PC机。
系统的结构如图l所示。



3 基本硬件组成
3.1 TMS320VC5502
TMS320VC5502 是在C54x系列DSP的基础上发展起来的，能够与C54x系列DSP兼容，但与之相比，则具有更高的性能和更低的功耗。TMS320VC5502属于定 点数字信号处理器。最高主频可达300 MHz，最大处理能力高达600 MI/s。TMS320VC5502片内资源丰富，具有32 Kxl6 bit的片内RAM、16 Kxl6 bit的片内ROM、锁相环发生器(PLL)、6个相互独立编程的DMA控制器、3个多通道缓冲串口(McBSP)、定时器和32位外部存储器扩展接口 (EMIF)等。其中32位的外部存储器扩展接口可实现与异步存储器件(SRAM、EPROM)和同步存储器件(SDRAM、SBRAM)的无缝连接，最 大可寻址8 Mxl6 bit的外部存储空间。
TMS320VC5502的存储器配置文件如下：



3.2 TCDl206SUP
TCDl206SUP 是由日本东芝公司生产的一种高灵敏度、低噪声线阵CCD器件(2 160像元)，具有较高的灵敏度和很低的暗电流噪声。TCDl206SUP内置驱动器，驱动器的对外接口采用标准的9针(DB9)连接。其中FC为行同步 脉冲信号；SP为像元同步脉冲；UO为经过放大输出的视频信号：AO-A3为积分时间设置端口；+5 V和+12 V为直流电源；GND为地线。本驱动器的地线与DB9连接口的外壳相连。行同步脉冲FC的上升沿对应于CCD有效视频输出的开始(通常线阵CCD输出的前 端都包含有若干像元的无效信号)。相邻两个FC时间间隔即为实际的积分时间。像元同步脉冲SP的上升沿对应于单个像元的视频输出。如果需要对输出信号进行 A/D转换，则应当在SP的上升沿对输出信号进行采样。FC、SP和输出视频信号U0的时序关系如图2所示。





3.3 A/D转换器TLVl572
本系统选用的是TI公司的lO位高速串行逐次逼近型A/D转换器TLVl572。该器件采用5 V单电压供电，最高采样速率可达1.25 MS/s，可通过McBSP(Multi-channel Buffered Serial Ports，多通道缓冲串口)与TMS320系列DSP实现无缝连接。
TLV1572有两种工作方式，即微处理器工作方式和DSP工作方式。当TLVl572的片选信号CS为高时，器件处于三态或者节电状态。当CS信号由高 变低时，将在CS信号的下降沿检测帧同步信号FS的输入状态，如果FS为低电平，则器件将进入DSP工作方式；如果FS为高电平，则将进入微处理器工作方 式。当TLVl572工作于DSP方式时，通过CS、SCLK、DO、FS四个引脚与DSP的多通道同步缓冲串口(McBSP)相连。其中SCLK为同步 时钟信号，通过接收McBSP的时钟信号，达到与McBSP的时钟同步。DO为转换后的数字信号输出。帧同步信号FS可以是从McBSP接收的同步信号， 也可以是一个外部同步信号。在完成DSP工作方式的选择后，TLVl572将在每个SCLK信号的下降沿检测FS信号的状态，若检测到FS为高电平，则对 输入信号进行采样与转换准备就绪。一旦FS信号变低，DO引脚便开始输出数据，在输出6个0位后，A/D转换后的数据便在SCLK的上升沿输出，在 SCLK的下降沿被DSP锁存。采样将在FS信号变低后SCLK信号的第一个下降沿开始，直到第6个0位输出的下降沿为止。图3是TLVl572工作于 DSP模式时的时序图。