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本文主要研究了面向高分辨率面阵CCD的一种新型信号采集系统的软硬件设计和实现。该系统可用于数码相机以及对分辨率要求较高的图像处理场合,其研究平台为NIOSII SOPC嵌入式系统。因为NIOSII处理器是一个嵌入的软核,有利于构建自己的专用嵌入式系统,能以较低的成本开发出高性价比的专用系统。所以在系统设计时,以NIOSII软核处理器为核心,外加单片机实现低速外设的配置及控制,使该采集控制系统具有较强的扩展性,较高的灵活性。本文的主要工作有:对面阵CCD-RJ21P3AH0PT传感器、可编程芯片EP1C6、NIOS II处理器、SDRAM存储器以及变焦镜头等相关资料进行了整理和消化,设计了以116脚BGA封装的LR38642为核心的采集控制PCB,该PCB为4层电路板。并对所设计的各个功能模块分别进行了调试和测试。研究了面阵CCD-RJ21P3AH0PT及其驱动控制芯片LR38642在单片机+基于FPGA实现的NIOSII软核处理器控制下实现图像采集、保存、处理以及相关功能。其中重点以SOPC技术为基础,实现了SDRAM与IR3Y48A1之间以Avalon数据流模式的DMA传输控制,同时对采集后的数据存储到CF卡及在LCD上显示也进行了一定研究,并最终实现了采集后的图像数据在LCD显示屏上显示。在充分考虑面阵CCD-RJ21P3AH0PT传感器的相关参数的前提下,设计了在CPLD+单片机的控制下的多路可控电源,保证了面阵CCD的上、掉电时序。研究了CPLD+单片机实现F2.8镜头的手动变焦、聚焦、快门及光圈的控制,探讨了自动镜头控制的相关技术。实际控制时,采用了两种方法,一是手动控制方式,一是基于PC机控制方式,其中手动控制方式通过在CPLD中用VHDL编程实现相应控制。PC机控制方式通过C++ Builder、Keil C以及VHDL编程实现PC机对镜头的控制,采用两种方法其主要目的是为了今后实现全自动镜头控制积累了一定的调试经验。