一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机的制作方法

本实用新型属于工业相机技术领域，具体涉及一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机。

背景技术：

在机器视觉领域，常用的工业相机通常使用USB或者网络传输采集的数据。比较普遍的做法是使用FPGA对图像传感器进行数据采集缓存，然后按照制定的标准协议发送到用户电脑中进行处理。其中使用USB传输距离较短，很难适用于远距离传输。由于FPGA在数据处理方面不够灵活，网络传输多采用标准的GigE协议传输。这样导致用户在接收数据时必须在电脑安装相应驱动才能使用，很难摆脱电脑的束缚，使用起来不够方便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机，解决现有工业相机在数据传输不够灵活、内部功能无法让用户自由定制的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机，该相机包括CMOS图像传感器系统、FPGA控制系统以及ARM控制系统，其中，CMOS图像传感器系统通过SPI接口与FPGA控制系统相连接，使通过CMOS图像传感器系统将光信号转换为多路LVDS数字信号，并传输至FPGA控制系统；FPGA控制系统对LVDS数字信号进行采集、排列，输出为CSI接口时序，并传输至与FPGA控制系统相连接的ARM控制系统进行处理，ARM控制系统可根据通讯协议传输到上位机或直接进行数据处理。

所述的CMOS图像传感器系统包括CMOS传感器、电源模块、参考电压模块以及接口模块，其中，电源模块与CMOS传感相连接，为CMOS传感器提供正常的工作电压；参考电压模块与CMOS传感器相连接，为CMOS传感器提供包括VTREF和VTSIG的工作参考电压，同时，参考电压模块与接口模块相连接，提供DAC CTRL接口；CMOS传感器可将光信号转换为数字信号，并通过接口模块与FPGA控制系统相连接。

所述的FPGA控制系统包括FPGA模块、电源模块、视频解码以及接口模块，其中，电源模块与FPGA模块相连接，为其提供正常工作电压，同时，电源模块与视频解码相连接，为其提供工作直流电源；视频解码输入端与FPGA模块相连接，接收从FPGA模块通过DVI传输的信号，视频解码输出端与接口模块相连接，将解码后的信号通过接口模块中的HDMI向外输出；其中，FPGA模块通过接口模块与CMOS图像传感器系统接口、ARM控制系统接口相连接，使从CMOS图像传感器系统获得的数据经过FPGA模块加工后，传输至ARM控制系统。

所述的ARM控制系统包括I.MX6处理器、DDR内存、eMMC存储器、系统启动模式模块、系统接口模块以及电源管理模块，I.MX6处理器分别与DDR内存、eMMC存储器、系统启动模式模块、系统接口模块相互连接，并进行相互通讯，其中，与I.MX6处理器相连接的系统接口进一步包括FPGA接口、UART接口、USB接口、按键接口、LCD触屏接口、千兆以太网接口、HDMI接口以及ARM预留接口，其中，FPGA接口主要用于FPGA模块与ARM控制系统进行通信；UART接口用于系统调试命令输入；LCD触屏接口为预留接口；千兆以太网用于ARM控制系统与上位机通讯，包括图像数据、控制命令的传输。

所述的ARM控制系统通过CSI接口以及I2C接口与FPGA控制系统相连，FPGA控制系统将输出CSI接口时序到ARM控制系统，ARM通过并行接口或者I2C接口对FPGA进行配置CMOS参数。

所述的CMOS图像传感器系统中的接口模块可提供包括GPIO、SPI和LVDS接口。

所述的FPGA控制系统中的接口模块还提供JTAG接口。

所述的UART接口采用低功耗的SP3232芯片。

所述的LCD触屏接口控制器采用TSC2007IPW芯片。

本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机可根据不同要求在相机内部定制任意传输协议，并将图像传感器数据通过任意视频格式输出，并方便在相机内部进行二次开发，各项功能模块化，可修复性强。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机结构示意图；

图2为图1中CMOS传感器系统功能模块结构示意图；

图3为图1中FPGA控制系统功能模块结构示意图；

图4为图1中ARM控制系统功能模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种支持多种通信协议的多功能高清数字相机，包括CMOS图像传感器系统、FPGA控制系统以及ARM控制系统，其中，CMOS图像传感器系统通过SPI接口与FPGA控制系统相连接，使通过CMOS图像传感器系统将光信号转换为多路LVDS数字信号，并传输至FPGA控制系统；FPGA控制系统对LVDS数字信号进行采集、排列，输出为CSI接口时序，并传输至与FPGA控制系统相连接的ARM控制系统进行处理，ARM控制系统可根据通讯协议传输到上位机或直接进行数据处理；其中，CMOS图像传感器系统包括CMOS传感器、电源模块、参考电压模块以及接口模块，其中，CMOS传感器包括光电转换模块、模拟信号输出模块以及AD转换模块；电源模块与CMOS传感器相连接，为CMOS传感器提供包括5V、3.3V以及1.8V的工作电压；参考电压模块与CMOS传感器相连接，为CMOS传感器提供包括VTREF和VTSIG的工作参考电压，同时，参考电压模块与接口模块相连接，提供DAC CTRL接口；CMOS传感器可将光信号转换为数字信号，并通过接口模块与FPGA控制系统相连接，其中，CMOS图像传感器系统中的接口模块可提供包括GPIO、SPI和LVDS接口；

FPGA控制系统包括FPGA模块、电源模块、视频解码以及接口模块，其中，电源模块与FPGA模块相连接，为FPPGA模块提供3.3V、2.5V以及1.2V的工作电压，同时，电源模块与视频解码相连接，为其提供工作直流电压；视频解码输入端与FPGA模块相连接，接收从FPGA模块通过DVI传输的信号，视频解码输出端与接口模块相连接，将解码后的信号通过接口模块中的HDMI向外输出；其中，FPGA模块通过接口模块与CMOS图像传感器系统接口、ARM控制系统接口相连接，并同时提供JTAG接口；

ARM控制系统通过CSI接口以及I2C接口与FPGA控制系统相连，FPGA控制系统将输出CSI接口时序到ARM控制系统，ARM通过并行接口或者I2C接口对FPGA进行配置CMOS参数；ARM控制系统包括I.MX6处理器、DDR内存、eMMC存储器、系统启动模式模块、系统接口模块以及电源管理模块，I.MX6处理器分别与DDR内存、eMMC存储器、系统启动模式模块、系统接口模块相互连接，并进行相互通讯，其中，与I.MX6处理器相连接的系统接口进一步包括FPGA接口、UART接口、USB接口、按键接口、LCD触屏接口、千兆以太网接口、HDMI接口以及ARM预留接口，其中，FPGA接口主要用于FPGA模块与ARM控制系统进行通信，包括电源、DVI、并行数据端口以及GPIO；UART接口采用低功耗芯片SP3232，用于系统调试命令输入；LCD触屏接口为预留接口，控制器采用TSC2007IPW；千兆以太网用于ARM控制系统与上位机通讯，包括图像数据、控制命令的传输。