[发明专利]一种基于FPGA和USB2.0协议接口的CCD光谱信号通用采集系统设计

权利要求书

1.一种基于FPGA和USB2.0协议的接口的CCD光谱信号通用采集系统，按光谱信号流程可将系统功能描述如下：首先待测光源经光纤引入分光系统按波长顺序在空间分离为一系列“单一”波长的“单色光”投射到CCD上；通过FPGA预留的IO口对CCD进行时序驱动及相关控制将光信号转换成电信号；再次通过前端信号调理将模拟信号经相关双采样转换成数字信号缓存在FPGA片上配置的FIFO中；最后通过USB2.0协议接口将FIFO中的缓存数据传送到上位机进行后期的数据分析。

2.如权利要求1所述的对模拟光谱信号进行数字化的是CDS相关双采样模数转换器，该模数转换器为ADS804E，由FPGA对其进行内部寄存器配置及采样时序控制，相比一般的A/D转换器，该种具有CDS功能的ADC能对图像传感器中普通存在的复位电平噪声进行很好的抑制。

3.如权利要求1所述采用了FPGA作为系统控制核心，软、硬件均采用编程实现，设计非常灵活，便于系统的扩展和升级，在不改变外围电路的情况下，设计不同的片内逻辑就能实现不同的电路功能。

4.如权利要求1所述采用了FPGA片上配置FIFO缓存数据和转换时钟域，不仅充分利用了FPGA内部丰富的逻辑单元，节约成本，还可以简化电路板级的设计，提高了系统稳定性和抗干扰能力。

5.如权利要求1所述后端传输接口基于USB2.0协议思想。比起传统的计算机接口，采用USB接口作为数据传输的通道，减小了电路板的面积，充分发挥了通用串行总线具有的即插即用、易扩展的优点，使得通用CCD光谱信号采集系统更灵活、更高速。