O 引言
    CMOS图像传感器与CCD图像传感器相比，具有功耗低、集成度高，便于采用高速的并行读取体系等优点，因而在图像传感、天文观测、星敏感器等领域得到广泛应用。目前图像采集主要基于PCI总线或其他传统接串并口图像采集系统进行数据传输，它们存在着功耗高，安装复杂，价格昂贵等缺点。在实现对高分辨率图像传感器无丢失的数据传输过程中，USB2．O接口以其即插即用、扩展性强、传输速度高达480Mbps等优点，能够满足快速传送大批量数据要求。
    因此，高分辨率的CMOS图像传感器和高速USB总线技术为图像传感技术的改进应用提供了必要的条件。解决了以往低分辨率图像传感器像源失真，稳定性能差等缺点。本系统利用130万像素CMOS图像传感器实现了图像高速传输采集，其传输速度达到23．6MBps，能广泛地应用在工厂矿山等恶劣环境中。

1 系统硬件设计
    图像采集系统部分主要由光学镜头、CMOS图像传感器，USB控制器以及驱动电路(E2PROM等)组成。图1为硬件系统的总体框图。

1．1 CMOS图像传感器一0V9620
    系统选用美国Ominivision公司开发的高性能CMOS图像传感器0V9620作为图像传感芯片。0V9620集成了CMOS光感应核，时序控制电路，A／D转换器及SCCB(serialCamera Contro1 Bus)接口等。具有SXGA(分辨率1280×1024)和VGA(分辨率640×480)两种模式，并可以提供15fps的SXGA或30fps的VGA动态图像。带有目标黑级校准、可编程／自动曝光、增益控制及白平衡控制功能。
    0V9620具有可编程控制10bit数字视频信号并行输出功能，同时提供像素时钟PCL K、行同步信号HREF及帧同步信号VSYNC，为后续USB对视频数据的接收与传输提供同步控制信号。其时序图如图2所示。其数据输出格式为Bayer RAW，即利用Bayer滤光阵列把输入光信号分解成RGB三原色，每个像素仅保留一种颜色，RGB保留比例为2： 4： 2。

1．2 USB控制芯片一CY7C68013
    系统USB主控制芯片选用的是CypreSS公司的EZ—USBFX2芯片CY7C68013，该芯片集成了增强型805lMCU、串行接口引擎SIE、片上RAM、4K的FIF0存储器、通用可编程接口GPIF及数据／地址总线，减少了多个芯片接口部分需要时序配合的麻烦，并节省电路板空间。CY7C68013的如下特性保证了其高速(480Mb／s)传输特性。
    (1)芯片内有480Mb／s的收发器(PLL和智能SIE)，很好的执行了USB2．0协议，并将MCU解放出来，加快传输速率。
    (2)具有“量子FIFO”的处理框架，并具有2、3、4倍增缓冲端点FIF0，解决了高速模式下带宽问题，较好适应USB2．0数据高速传输速率。
    (3)内嵌增强型8051内核可运行在48MHz的时钟频率下，每条指令只需4个时钟周期，速度远高于普通805 l单片机。
1．3 图像采集电路及实现
    图像采集系统原理图如图3所示，系统以0V9620和EZ—USB FX2为核心， 在整个采集电路中，0V9620的作用是通过感光阵列将来自透镜的光学图像转换为一一对应的数字信号DO~D9，同时为USB传输提供了可靠的同步时序控制脉冲；EZ—USB FX2的作用是高速传输数字信号到PC机，同时为0V9620提供5V电源。利用片上MCU模拟I2C总线对0V9620的分辨率、对比度、亮度和曝光时间等参数进行设置。
    当采集设备连接到上位机上后，USB功能设备以高速的模式进行设备的识别并枚举。下载固件，使EZ—USBFX2工作于同步S1ave FIFO模式，同步读写。
    设计中将USB固件程序下载到EEPROM 24LC64中，上电后主芯片首先检测I2C总线上的E2PROM，判断如首字节是OxC2，则把固件程序从E2PROM中自动下载到自身的RAM中并执行，实现重枚举。从而提高系统的便携性能。