整个图像采集系统的工作原理如下：通过CPLD发送正确时序信号给CMOS图像传感器，驱动其正常工作，采取合适的快门方式，并将采集到的图像数据进行打包处理，输出给USB传输芯片， USB传输芯片再将图像数据传入主机，并通过上层应用程序得到采集到的图像。

三．系统采用的主要芯片。

3.1 CMOS图像传感器芯片IBIS5-A-1300。

   本系统CMOS图像采集芯片选用了Fillfactory公司的IBIS5-A-1300 COMS图像传感器芯片，分辨率为1280×1024，全帧采集速率最高可达27fps，动态范围最大达到100db，6．7 m×6．7 m高填充系数像元，填充系数可达66％,支持卷帘快门和同步快门两种快门方式。内部集成可调整增益和偏置的输出放大器，以及40Msamples/s高速A/D转换模块，A/D量化等级为10bit，可直接输出模拟信号或数字信号，内部有大量的寄存器和控制器，可以对传感器的工作状态进行实时调整。芯片支持开窗技术亚采样技术，根据实际需要实时提高帧速率[5]。

3.2 数据采集芯片 EZ-USB FX2

   USB传输部分选用了CYPRESS公司的EZ-USB FX2芯片，它是一个USB2.0集成外围控制器，该芯片支持12M/S的全速传输和480M/S的高速传输，可以使用（具有）4种USB传输方式：控制传输、中断传输、块传输和同步传输；该器件集成有一个增强型的8051、8.5kB的RAM、4kB的FIFO存储器、串行接口引擎（SIE）、通用可编程接口（GPIF）、I/O口、数据总线、地址总线[6]。

3.3 Altra公司的CPLD控制芯片EPM570。

   系统的时序控制芯片采用Atral公司的CPLD控制芯片EPM570。该芯片可以很好的完成系统的时序控制要求。

四．CMOS视频成像系统设计。

4.1系统的硬件实现。

  本采集系统为两块四层PCB板组合而成，其中一块为视频采集板，一块为USB数据传输板。其核心CMOS视频图像采集板如图3所示。

图3：CMOS视频图像采集板原理图

    从硬件设计的原理图可以看出，CMOS图像传感器只需提供少量的电源转换器件即可正常工作，这是因为CMOS图像传感器功耗很小，只需采用USB总线提供的5v电压就可以驱动其正常工作。另外CMOS图像传感器芯片仅需要少数的几个外部控制信号即可完成图像的采集（本系统的控制信号由USB数据传输板上的CPLD芯片提供），且芯片内部集成了输出放大器，数模转换模块，只需修改芯片中的特殊寄存器值即可改变输出放大器的偏置电压，增益等参数，这样就大大降低了硬件设计的复杂度和成品的体积，具有很高的应用价值。