印品質量檢測系統是一種基于視覺在線的檢測系統，通過攝像機在線掃描印品圖像，然后送至內存通過圖像處理軟件處理，結果與標準數據比較，找出兩者之間的差異并分析產生誤差原因，進而重新設計參數。實際中，通常需要對大面積印品進行高精度的檢測，而單個攝像頭只適于攝取小范圍的圖像，為了保證精度、同步測量、協作狀態檢測，本文使用了多個CCD攝像頭同步獲取不同位置信息，利用CPLD的邏輯控制功能配合PCI總線以DMA方式同步傳輸數據供上層的應用軟件對采集到的數據進行實時處理。從而很好地滿足尺寸、精度和實時性的要求。

2 系統硬件結構與工作原理

系統框圖如圖1所示，該圖像采集系統由四路CCD相機、PCI圖像采集卡和計算機組成。其中，四路高速CCD攝相機同步獲取大面積被檢測印紙圖像信息；PCI多路采集卡由PCI接口芯片、配置EEPROM、CPLD邏輯控制芯片、高速緩存(FIFO)、視頻解碼芯片等構成，主要實現CCD圖像的采集、緩存和傳輸；PC機完成采集工作的控制、圖像數據的傳輸控制、圖像處理、存儲及在顯示器上顯示的功能。

其工作原理如下：PC機應用程序通過PCI總線向CPLD控制邏輯電路發出“采集開始”命令，CPLD控制邏輯收到開始采集指令后通過虛擬I2C總線控制方式來控制四路視頻解碼器開始解碼，解碼后同步輸出的高速圖像數據及同步信號到FIFO數據輸入端緩存，當存儲空間將要滿時，向PCI總線控制器發出中斷請求信號，PCI總線控制器將中斷信號轉發到PCI圖像采集卡，PC機響應此中斷信號，通過PCI總線控制器讀取FIFO中的數據，直至讀取FIFO空為止，數據經由PCI總線，以DMA方式將圖像數據快速送入計算機的內存緩沖區，由應用程序根據需要提供對其進行數據圖像處理，及在屏幕上顯示處理后的結果。

系統由硬件部分和軟件部分構成。硬件部分設計主要指四路CCD攝像機圖像采集卡的電路設計、CPLD的邏輯控制功能設計；軟件部分設計包括底層的設備驅動程序設計和上層的應用程序設計，其功能是控制硬件電路實現對四路CCD圖像數據的采集、圖像處理、存儲和顯示。

3 系統各功能模塊介紹

3.1 CCD選型

CCD器件采用加拿大DALSA公司的IL-E2線陣2048像素的TDICCD，它以3500行/s速度對印品逐行掃描。四路CCD相機通道同步采樣，采樣信號數據塊大小默認為：20484150=1.17Mb。這里150為掃描行數（根據五號字體計算得出），行數程序可調，即掃描塊面積可調。掃描這樣一幅圖像所需要的時間為150/3500=42.85ms。

3.2 PCI接口設計 　　

PCI接口是外部總線與PCI總線的通信接口，完成PCI總線與外部總線間的通信，PCI總線協議復雜，接口電路實現比較困難。目前實現PCI接口的方案一般分為兩種：一種是全部用可編程邏輯器件完成；另一種是用PCI接口芯片與邏輯電路配合實現。相對而言，后者設計簡單，開發周期短，兼容性好。本系統采用AMCC公司專用的PCI接口芯片AMCCS5933，其復雜的PCI接口規范完全由S5933實現，只需將其PCI接口信號與PCI總線相連，不需要額外的驅動電路，從而加快了設計進程。

采集卡利用S5933通過DMA實現采集數據的實時傳輸。S5933支持3個物理總線接口，PCI總線、ADD-ON總線及一個可選的非易失性存儲器總線接口，其中PCI接口完全符合PCI總線規范，它的引腳和PCI總線信號一一對應，用戶可以根據自己的需要選擇其中部分管腳和總線相連。用戶真正所需要做的就是設計S5933與ADD-ON總線接口相連接的邏輯電路和配置空間的初始化，而不用去考慮PCI總線規范上面眾多的協議。

3.3 視頻解碼器 　　

采用Philps公司提供的可編程數字圖像視頻解碼芯片SAA7110對視頻圖像信號進行采集，它應用I2C總線的配置方式。內部包括6通道的模擬輸入，能實現視頻源的選擇、模數變換、自動嵌位、自動增益控制、抗混疊濾波、多制式(PAL、PALN、PALM、NTSCM、NTSC-Japan、NTSC4.43和SECAM)解碼、放大或縮小數字圖像以及亮度、飽和度和對比度的控制等。為視頻采集系統的設計與實現提供了極大的方便。

3.4 高速緩存(FIFO) 　　

高速緩存FIFO，在CCD輸出信號和S5933之間作為數據緩沖，防止數據的丟失。采用IDT公司的雙端口異步FIFO IDT7207作為外接FIFO，其容量為32k×9bit(其中8bit是數據，1bit是做奇偶校驗)。該FIFO具有很高的存取速度(12ns)；標準的滿標志位(FF)、空標志位(EF)，可禁止數據繼續寫入或讀出。同時，還有可編程快滿標志(PAF)以及可編程快空標志(PAE)。

3.5 CPLD邏輯控制電路設計