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《电子科技大学》 2014年
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高帧频图像采集与传输系统的研究

王耀辉  
【摘要】:随着高帧频数字相机的出现,视频图像的数据量越来越大,这对数据的采集、传输与处理的各项技术指标提出了更高的要求。高帧频相机具有数据量大、输出帧频高的特点,为了保证图像数据的高速稳定采集与传输,本文设计了高帧频图像的采集传输系统。现场可编程逻辑门阵列的快速发展使得许多复杂、高速的图像处理运算的实现成为可能。Camera Link标准定义了数字相机采集接口,它是一个高速串行通信协议,Camera Link接口可以使相机的连接更加灵活简单,在图像采集中得到了广泛的应用。PCI Express是新一代的高速串行I/O总线,可以应用于各类计算机与外部设备之间的互连通信,它为嵌入式系统的传输接口提供了理想的解决方案。IEEE 1394b串行总线是在IEEE 1394a的基础上发展而来的,可以进行高速、远距离的传输,已经被广泛应用于众多领域中。本文介绍了目前较为先进的Camera Link、PCI Expresss以及IEEE 1394b总线技术,并根据这些技术标准设计了基于FPGA平台的高帧频图像采集与传输系统。该系统采用Altera公司的FPGA芯片作为主要的内核处理单元,使用Verilog语言实现FPGA的内部逻辑,基于Camera Link接口进行图像数据的采集,并将采集到的图像通过异步FIFO缓冲模块存储到DDR2 SDRAM中,然后通过PCI Express接口将数据传输到上位机。另外,本文在PCI Experss传输模块的基础上,介绍了1394b的传输方案,能够实现图像数据的远距离高速传输。本文主要分两大部分对采集与传输系统进行描述:图像采集部分和数据传输部分。对于采集部分,本文介绍了基于Camera Link接口的硬件电路以及软件程序的设计,实现图像数据接收和缓存处理、FPGA与相机之间的串行通信以及FPGA对相机接口的控制。对于图像的传输部分,本文介绍了PCIE传输模块和1394b传输模块。首先在了解PCIE协议规范的基础上,研究了PCIE IP硬核的产生方法以及PCIE传输部分应用逻辑的设计,实现了PCIE各分层协议的功能,并详述了PCIE总线数据传输的实现方案。然后在PCIE总线接口的基础上,结合1394b所采用的物理层和链路层芯片,讲述了IEEE 1394b的芯片电路设计以及FPGA的NIOS II编程,设计了利用1394b总线进行远距离传输的方案。总之,本文设计了基于FPGA的高帧频图像采集与传输系统,并对系统进行仿真测试,验证了该系统的采集与传输功能。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN919.8

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【相似文献】
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