1 硬件设计
CCD的硬件驱动电路系统的核心器件是SPARTAN系列芯片XC3S50;CCD采取Atmel公司的CCDTH7888A图像传感器;CCD驱动脉冲由XC3S50供应，脉冲旗子暗记产生后由驱动模块对脉冲电压进行变换使其符合TH7888A的驱动电压哀求。CCD像素输出电压经由A/D转换模块处理电路VSP2272芯片的处理得到数字旗子暗记，末了为了方便传输和方便后续模块对数字旗子暗记的处理将数字旗子暗记由TTL电平转换成LVDS电平进行输出，全体系统如图1所示。
1.1 TH7888A简介
CCD图像传感器采取THOMSON公司生产的TH7888A。它是一种高性能的帧转移面阵CCD器件，采取四相脉冲驱动事情，并供应电子快门的功能;同时，它具有2种输出的模式：单路输出和双路输出。其紧张的性能参数如下：
光敏区和存储区均为1024×1024像素;速率可以达到30 images/s以上;像元尺寸为14 mm×14 mm;感光区面积为14.34 mm×14.34 mm;光谱波长范围在400～700 nm之间;像元输出频率为20 MHz。
1.2 XC3SC50简介
XC3S50属于XILINX公司SPARTAN3系列的FPGA(现场可编程逻辑门阵列)，是一种高性能器件，其特点是：器件利用90 μm加工技能;具有高性能低功耗的特点;逻辑密度达1 728个可用门;3路电源供电即I/O端口供电为1.2～3.3V，核心供电1.2V，赞助功能供电2.5V;带有2 KB容量分布式RAM和7KB容量的BLOCK RAM，高等的逻辑时钟管理功能。Ahera公司QuartusⅡ开拓系统供应运用设计支持。
2 软件设计
CCD驱动时序用VHDL描述。VHDL是可以描述硬件电路功能、旗子暗记连接关系的措辞，其具有比电路事理图更有效地表示硬件电路的特点。由于它与硬件电路无关等优点，用来设计电路时可大大提高开拓效率。
由芯片的构造可以知道，CCD的1个周期分成感光和转移2个阶段，如图2所示。
感光阶段即A的上升沿阶段，紧张实现3个功能：感光阵列的电荷积累，帧存储区到转移寄存器的电荷转移以及转移寄存器向输出放大器的电荷输出(即行转移);转移阶段即A的低落沿阶段，紧张完成感光阵列所积累的电荷向帧存储区的转移(即帧转移)，同时清空帧存储区的无效电荷。其详细的事情过程剖析如下：
在感光阶段即A的上升沿阶段，P1，P2，P3，P4保持不变，感光阵列和帧存储区之间为阻断态，两者之间不会发生电荷转移征象。但感光阵列接管外界光源照射会积累电荷，在电荷积累的同时，在读出寄存器时钟L1，2的掌握下，会首先读出一行电荷。当读完第1行旗子暗记之后，会进行1次行转移。在寄存器时钟的掌握下，寄存器时钟M1中的旗子暗记会转移给寄存器M2，然后再次转移到寄存器M3，M4。行转移时，读出寄存器时钟L1，L2不变，无像元旗子暗记输出。在行转移结束之后，进行第2行电荷的读出;每读出1行旗子暗记，进行1次行转移，如图3所示，如此循环1056次则感光阶段完成。转移阶段即为门控时钟A的低落沿阶段，如图4所示。帧转移掌握旗子暗记P1，P2，P3，P4与行转移掌握旗子暗记M1，M2，M3，M4相同，且一贯有效。读出寄存器时钟L1，L2无效，不输出数据。在帧转移结束之后，进入感光阶段，存储区首先进行1次行转移，开始旗子暗记的输出，同时感光区像元进入电荷积累。这样就构成了TH7888A事情的1个周期。
主时钟脉冲周期定为50 ns，然后主时钟通过4分频产生L和R。L作为根本波形会在往后产生和掌握L1，L2和M类波形时利用，L的占空比为2：2，R的占空比为3：1。给L建一个循环记数器CL，它的范围为0～1 065，在感光阶段即A的上升沿阶段当CL小于1057的时候L1=L别的阶段L1为低电平，L1取反为L2;当1057
3 驱动的实现及仿真结果
Max+PlusⅡ是Altera公司推出的一种开拓设计平台，他功能强大，可以天生文本文件和波形文件。并支持层次设计和从顶至底的设计方法，支持VHDL措辞。可以编译并形成各种能够下载到各种FPGA器件的文件，还可以进行仿真以考验设计的可行性。
硬件描述措辞(VHDL)是用来描述集成电路的构造和功能的标准措辞，设计职员无需通过门级事理图，而是针对设计目标进行功能描述，从而加快设计周期，VHDL元件的设计与工艺无关，方便工艺转换。基于以上优点和上述的时序剖析，该系统采取VHDL措辞实现CCD驱动时序电路。由于系统的一次周期比较终年夜概在200 ms，以是波形仿真时的END TIME比较大，图5所示为感光阶段的波形仿真，图6所示为转移阶段的波形仿真图。
由图可知设计所产生的波形与TH7888A的技能手册上的驱动哀求所需脉冲完备吻合，能够达到TH7888A的驱动哀求。
4 结语
用XILINX公司系列FPGA-SPARTAN芯片，在QuartusⅡ5.0开拓环境下采取VHDL措辞输入方法开拓设计出了高分辨率全帧CCD TH7888A的驱动电路，能够产生知足TH7888A哀求的驱动脉冲。与以往常采取的驱动方法比较其面历年夜大减小了，采取FPGA进行设计，简化了CCD驱动电路的电路系统。全体设计编程完毕后进行仿真、时序验证精确后再下载到器件中，然后进行电路的测试校验直到达到预期效果。这样的设计修正起来较为方便，只要修处死式即可，不须要像传统的设计方法要改换器件修正设计电路等，实验证明，把VHDL运用于CCD驱动电路的设计，可以知足系统的高速性和电路的集成度等哀求。
