高性能低成本的圖像采集和處理系統(tǒng)在自動(dòng)測量、設(shè)備檢測、安全監(jiān)控等工業(yè)測控領(lǐng)域需求巨大。相比于CMOS圖像傳感器，CCD圖像傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制以及技術(shù)成熟度等方面具有明顯優(yōu)勢。發(fā)達(dá)國家對于基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)具有了一定的經(jīng)驗(yàn)和成功先例，而在我國，相關(guān)的技術(shù)開發(fā)還比較薄弱。因此，通過對基于CCD圖像傳感器的高性能圖像采集和處理系統(tǒng)進(jìn)行研究和開發(fā)，迅速掌握核心技術(shù)，積累必要的技術(shù)儲備和經(jīng)驗(yàn)，對滿足我國在相關(guān)領(lǐng)域的需求有著重要意義。

　　本文研究了CCD圖像傳感器的發(fā)展歷程、結(jié)構(gòu)及工作原理、性能特點(diǎn)，并與CMOS圖像傳感器進(jìn)行了比較。詳細(xì)分析了SONY公司的大面陣CCD圖像傳感器，并以此器件為核心完成了圖像果集和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。選用CYPRESS公司的LC4256V型CPLD（Complex Programmable Logic Device）芯片和TI公司的MSP430F149型MCU（Micro Controller Unit）芯片共同構(gòu)成系統(tǒng)的核心處理平臺。

　　以CPLD為設(shè)計(jì)載體，使用Verilog硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)，完成了對CCD圖像傳感器的控制。對CYPRESS公司的CY7C68013型USB器件進(jìn)行了固件程序、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)傳輸。硬件上采用了模塊化設(shè)計(jì)，并充分考慮了抗干擾措施。實(shí)際測試表明，上述系統(tǒng)工作穩(wěn)定，具有良好的靈活性和可擴(kuò)展性。