CCD图像采集系统中的数据存储与数据交换通信技术论文.doc

CCD图像采集系统中的数据存储与数据交换_通信技术论文 摘要：CCD图像采集系统是由CCD(电荷耦合器件)作为图像传感器，将其产生的模拟电信号，经过A/D转换变成数字信号，数字信号进行数据处理后与计算机进行数据交换，最终还原真实图像的一种数据采集系统其中，关于数据采集系统中数据存储与数据交换的实现有各种不同的方法，但对于高速、大数据量数据的存储与数据交换，至今为止仍然是一个很难解决的课题本系统设计中，在数据存储方面采取了双RAM缓存技术，数据交换方面应用了ISA总线I/O口与计算机内存映射“双通道”的技术方案，很好地解决计算机与外部设备进行高速、大数据量数据交换的难题 关键词：CCD缓存ISA总线I/O口内存映射 CCD图像采集系统需要实时的采集外界的图像数据，并且还需要将采集的数据实时的传递给计算机，这就要求计算机不断的存储传送来的数据，但这样会占用计算机大量的资源，使CPU无法兼顾其他的任务外部设备和计算机时钟不同步，不能够由计算机将数据直接存储到硬盘上，因此设计相应的数据缓存部分，将外部设备的数据实时的存储在缓存中，从而提供给计算机，由计算机读取缓存中的数据，实现外部设备到计算机的数据交换。

数据不断的写入缓存，同时又必须要求计算机不断地读取缓存，如果用同一组缓存，就会出现地址总线和数据总线被同时占用的情况，这在电路设计中是不允许的，因此，我采取了双RAM缓存技术具体设计如下图： 采用两组完全相同的RAM作为数据缓存，并且将两组缓存的地址与计算机内存的某一段地址建立一一对应的关系，实现与计算机内存的“映射” 两组缓存的数据总线通过总线驱动器74HC245与锁存器74HC574分别与外部设备的数据总线、单片机P0口和ISA总线数据接口相连在写入数据的过程中，外部数据总线和单片机P0口分别有效，利用外部时钟信号将CCD所采集的外部数据写入其中的一组缓存，同时，另一组缓存的数据总线的控制权交给计算机ISA总线控制，读取另一组缓存中的数据读/写过程交替进行，两组缓存交替进行读/写操作，从而实现了计算机同外部设备实时进行数据交换的功能 两组缓存地址总线的控制方式和数据总线类似，其地址总线分别由总线驱动器74HC245与地址计数器和ISA总线地址接口相连在写操作过程中，其中一组缓存地总线受地址计数器控制，同时，另一组缓存地址交给计算机ISA总线控制，配合地址产生并读取RAM数据 整个数据读/写操作过程完全受中央主控单片机89C51控制。

除了控制数据缓存和与计算机进行数据交换之外，单片机89C51还通过计算机I/O口完成相应控制命令的传递 在拥有了足够的缓存之后，计算机就能发挥其数据读写的优势，快速读取缓存中的数据计算机的读取速度要大大高于外部设备的写入速度，这样，计算机就可以利用其他的时间执行其他的任务我们在这段时间里利用单片机连接ISA总线的I/O口，通过I/O口传递相应的控制命令结合“双缓存”技术的应用，实现I/O口与计算机内存映射“双通道”数据传送 本设计运用了大量的总线驱动器74HC245作为地址总线、数据总线的“总线开关”，利用相应的控制信号完成了总线的“切换”，这也是这类设计的一个特点 在数据采集系统中，数据交换环节的改进正在不断向高速、大容量的方向发展，随着各种新型计算机接口的出现，计算机数据交换将会有更快速的发展 参考文献： 1. 何立民MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京航空航天大学出版社 2. 仇玉章32位计算机原理与接口技术清华大学出版社 3. 芯片资料库 。