一、项目背景

在工业自动化和机器视觉领域，双目工业相机系统因其能够提供高精度的三维成像和实时图像处理而具有重要的应用价值。传统的双目相机系统通常体积庞大、成本高昂且难以集成。随着FPGA技术和MIPI接口的发展，设计一款小型化、高性能、低成本的板级双目工业相机系统成为可能。本项目旨在开发一款基于FPGA的双目工业相机系统，通过USB3.0接口将图像数据传输至PC上位机，满足工业自动化和机器视觉的需求。

二、项目目标

1. 小型化设计：设计一款体积小、重量轻的双目工业相机系统，便于集成到各种工业设备中。2. 高性能：采用高性能的FPGA和MIPI接口摄像头，支持高分辨率（1280×1024）和高帧率（240Hz）图像采集。3. 稳定传输：通过USB3.0接口实现高速数据传输，确保图像数据的稳定传输。

三、项目内容

（一）硬件设计

1. FPGA选型采用XC7A50T-1FTG256I FPGA，封装体积小，引脚间距大，方便焊接，内部逻辑资源充足。2. USB控制器选型采用FT601Q USB3.0 FIFO芯片，回环实测速度可达350MB/s。3. 图像传感器选型采用MIPI接口的黑白SC130GS图像传感器，分辨率为1280×1024，像元尺寸为4μm，帧率为240Hz。4. 电源芯片选型采用集成电感的DCDC TPS82130SILR电源芯片，节省面积但提高焊接难度。5. 方案设计BANK功能划分：合理划分FPGA的BANK功能，确保各模块的电压和信号兼容。摄像头采集方案：设计摄像头接口电路，确保MIPI信号的稳定传输。6. 原理图设计FPGA主控板原理图包含FPGA最小系统设计、DDR3设计、USB3.0控制器设计和摄像头接口设计。摄像头原理图包含图像传感器外围电路设计、接口电路设计和电源电路设计。

（二）软件设计

1. FPGA开发图像采集模块：实现MIPI接口图像采集，可使用开源代码或网表。摄像头控制模块：实现摄像头的曝光时间和增益控制。图像缓存模块：使用DDR3缓存图像数据。图像传输模块：通过USB3.0接口将图像数据传输至PC上位机。2. 上位机开发基于米联客FT601Q的FDMA采集方案进行二次开发，增加摄像头曝光时间和增益控制功能。