基于SAA8103的CCD驱动系统

    引言

    随着数字技术的迅速发展,直接把光学信息转化为数字图像已经成为发展趋势,数码相机就是一个典型例子。航空相机同样是基于数码相机的基本原理,将图像以数字信息的形式存储,转移,并与地面实现通信。由此可见,数码相机能够实时的跟踪取景并通网络传输,并且比较容易实现与地面控制台的交互,很好的解决了光学相机的缺点。

    图像传感器是相机的眼睛,它对相机的性能起到非常关键的作用,目前用到的固态器件一般是如下两种:CCD和CMOS器件,尽管目前CMOS器件发展非常迅速,性能也在不断改善,但是, CCD还是有自己质量上的优势:极高的信噪比,很强的感光灵敏度和良好的动态范围。所以,高档相机采用CCD作为传感器的居多。在各种不同的CCD中,面阵CCD的最大优点就是不用光机扫描而用电子扫描实现/凝视0的功能,因而大大提高了扫描速率和准确性,而且简化了设计,随着CCD制造工艺的发展,面阵CCD芯片所包含的像元数越来越多,已能满足高分辨率相机的需要。

    在面阵CCD相机系统中,实现电子扫描功能的驱动电路设计是关键,目前一般有三种设计思路:数字电路直接设计, CPLD实现,专用的大规模芯片实现。专用芯片可靠性高,设计简单,而且现在许多芯片都是可编程芯片,在很大程度上弥补了其灵活性较差的缺点,因而使用越来越广泛。本文所介绍的SAA8103就具有上述特点。

    1 SAA8103芯片介绍

    SAA8103是PHILIPS公司的一款功能强大的时序产生芯片,它不仅能产生CCD传感器所需要的行驱动、列驱动、复位脉冲信号,而且能产生驱动系统中其他相关器件的同步信号和后端DSP所需的同步信号。同时,它也能够接收外部信号输入,从而产生的时序信号与外部信号同步。其最大可支持8192@8192分辨率的彩色CCD传感器,其时钟产生晶振频率范围是6MHz到28MHz,能满足目前大部分面阵CCD的时序要求。

    1.1 功能框图

    SAA8103没有片内CPU,为了实现其功能,需要有片外CPU对其进行控制。由于它有片内I2C总线和SNERT总线接口,控制起来非常方便。图1给出了SAA8103的内部方框图。

    该芯片主要由以下五个部分组成:

    列驱动信号产生单元,能产生8路信号,以3相驱动CCD来计算,一片CCD需要4路列驱动信号,所以它最多可以驱动两片CCD工作;

    行驱动信号产生单元,最多能产生9路行驱动信号;    同步信号产生单元,它产生或接收外来同步信号,同时它还接收外来触发信号,从而产生符合CCD要求的复位信号;

    处理信号产生单元,产生CDS(相关双采样)电路、ADC(模数转换)电路、AGC(程控增益放大)电路所需的控制信号;