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基于CMOS数字图像传感器的图像采集与传输系统的设计与仿真的研究

摘要：

本文分为四大块：
1、仿真工具的比较与选择；

2、CMOS图像传感器的比较与选择；
3、CMOS图像传感器的控制与图像采集的方案的设计和代码。
4、FPGA对于SDRAM的控制研究

I

1仿真工具的比较

EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工
作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进
行电子产品的自动设计。

我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的EDA
产品都有仿真工具。Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL
仿真，AnalogArtist用于模拟电路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim门级电路
仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS-verilog仿真器。MentorGraphics有其子公司
ModelTech出品的VHDL和Verilog双仿真器：ModelSim。Cadence、Synopsys用的
是VSS（VHDL仿真器）。现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为电路验
证的工具。

EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM、
PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、
Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多
软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网
表文件与第三方软件接口。按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、

PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件

1.1PROTEL

Protel是PROTEL（现为Altium）公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是
PCB设计者的首选软件。它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模
拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布
线），可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有

Client/Server（客户/服务体系结构），同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，
如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的

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100%布通率。Protel软件功能强大（同时具有电路仿真功能和PLD开发功能）、界面
友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

1.2PSPICE

1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。
现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字
电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行
各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、
并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，
都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。

1.3Multisim

Multisim是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世纪末推出的电路仿真
软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA
软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与
操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫
不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万

用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波
特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分
析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常
见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可
控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字

电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7
还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、
Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行VHDL仿真和
VerilogHDL仿真