基于眼動生理特征的視覺隨動系統(tǒng)

1. 圖像處理及顯示平臺

圖像處理平臺采用IEI Technology Corp的WAFER-945GSE母板（圖4-1-3-1,4-1-3-2），主要功能是處理USB視頻采集卡采集的左右眼圖像，識別人眼的運動方向，并把計算結果通過串口發(fā)送到信號處理板。

WAFER-945GSE母板基于Intel Atom系列低功耗處理平臺，1.6GHZ的時鐘頻率，533MHz前端總線和512KB L2 cache，同時外圍接口豐富，如網口，串口，USB口，VGA，LVDS等。本項目中在該板上安裝XP精簡版操作系統(tǒng)，運行VC程序實現圖像接收、處理和結果發(fā)送功能。

圖4-1-3-1

圖4-1-3-2

1. 主控制板

主控制板采用FPGA為主處理芯片，帶有高速存儲器和串口、視頻接口、云臺接口，通過各個接口與圖像處理平臺、視頻眼鏡和云臺之間實現數據交互，管理整個系統(tǒng)的數據流和控制流。

下圖是主控制板設計圖：

實物圖（第一版）如下圖所示，第二版已經投出。

主要芯片介紹：

1. XC3S1200：可編程邏輯器件（FPGA）

FPGA 的優(yōu)點：易于實現并行處理；易于實現流水線操作；通過開發(fā)工具在計算機上完成設計，電路設計周期短；對硬件系統(tǒng)可靠性高，程序跑飛可能性不大；規(guī)模越來越大，實現功能越來越強，同時可以實現系統(tǒng)集成；可反復修改邏輯。FPGA在系統(tǒng)中起橋接作用，又是系統(tǒng)的主控者，由它來完成外圍芯片的控制，及數據的傳輸。

XILINX公司的FPGA目前分為2大類：Spartan類和Virtex類，前者主要面向低成本的中低端應用，是目前業(yè)界成本最低的一類FPGA；后者主要面向高端應用，屬于業(yè)界的頂級產品。這兩個系列的差異僅限于芯片的規(guī)模和專用模塊上，都采用了先進的0.13、90甚至65制造工藝，具有相同的卓越品質。

目前，比較流行的FPGA類型是Spartan3E系列，其家族列表如下：

綜合考慮各系列FPGA的塊RAM容量和最大可用I/O數以及處理速度等指標，選用中Spartan3E系列的XC3S1200E，其封裝為FG676。

2. SAA7113:8位視頻解碼芯片

SAA7113是飛利浦公司視頻解碼系列芯片的一種，非常具有代表性，在很多視頻產品如電視卡、MPEG2、MPEG4中都有應用，熟悉了7113的原理后，對其它系列芯片SAA7114、7115、7118就會很容易理解。SAA7113的主要作用是把輸入的模擬視頻信號解碼成標準的“VPO”數字信號，相當于一種“A/D”器件。7113兼容全球各種視頻標準。

3. ADV7179:8位視頻編碼芯片

ADV7179適合各種優(yōu)先考慮封裝空間的視頻應用，如第三代移動電話或數碼相機等，提供視頻輸出功能。該器件采用緊湊的芯片級封裝，尺寸僅為6 mm x 6mm，并提供適用于CCIR656標準視頻輸入的選項，內含或不含嵌入式時序信息。視頻性能不受影響。它具有高級濾波功能（SSAF濾波器）和最高達-80 dB的專業(yè)級視頻信噪比(SNR)，可在小屏幕上實現出色的顯示質量。

(4)SP3220:串口通信芯片

SP3220E包含一個高效電荷泵，工作于3.3V電壓時，只需0.1μF電容即可操作。該電荷泵允許SP3220E在+3.3V到+5.0V的電壓范圍內發(fā)送符合RS-232協議的信號。SP3220E的ESD保護使得收發(fā)器的管腳可承受±15kV的人體放電模式和IEC1000-4-2氣隙放電模式。
　　SP3220E包含低功耗關斷模式，該模式下驅動器輸出和電荷泵將被禁止。關斷狀態(tài)下，電源電流低于1μA。