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CMV4000是一款新型的工业图像传感器,在4M像素时最高可达到180帧每秒的帧率,这在图像技术检测、图像测量、视频监控、卫星遥感等领域有着广泛的应用价值。由于图像数据量很大,在图像数据的获取传输以及实时处理方面都有许多技术问题需要研究和解决,本文对CMV4000的12位模式的应用问题展开研究工作。基于CMV4000图像传感器、FPGA、DDR2 SDRAM高速存储芯片以及USB3.0技术,设计了一款高帧高清工业相机。该相机由图像采集模块、存储模块和传输模块构成,分别实现了图像传感器的驱动、高速数据的缓存以及传输功能。系统硬件分为传感器板和控制板。传感器板选用CMOSIS公司生产的CMV4000实现图像数据的采集,控制板选用Altera公司的cyclone Ⅲ系列FPGA作为系统控制器,Micron公司的DDR2 SDRAM作为数据高速缓存器件,Cypress公司的CYUSB3014芯片实现数据的高速传输。系统软件设计采用Verilog HDL和VHDL两种硬件描述语言。主要实现了以下功能：SPI配置时序,实现了传感器内部寄存器的正确配置,驱动传感器正确输出像素数据；创新性的使用双边沿移位拼接时序实现了像素数据的双边沿采样,解决了VHDL语言不支持差分时钟上升沿和下降沿同时采样的难题；采用异步FIFO实现了时钟域和位宽的转换功能；DDR2控制器,实现了DDR2 SDRAM的初始化和读写功能；采用slave FIFO模式实现了USB3.0数据的正确接收；采用SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪对关键模块的相关信号实现了在线观测。经过测试,本文设计的相机能够在2048×2048分辨率下实现12-bit模式下的最高帧率37f/s,且能稳定运行,显示的图像清晰无噪点。本文在最后部分给出了进一步提高相机帧率的两种有效途径。本相机具有很强的应用价值。