基于FPGA的千兆以太网相机的传输系统研究

发布时间：2024-01-20 11:43

　　光电图像处理对于设备制造自动化、人工智能、自动识别等领域具有相当重要的研究意义。随着对图像识别的分辨率要求的不断提高，图像的像素越来越高，图像大小也随之变大，导致在图像的传输、处理等过程中对传输带宽、处理速度等提出了越来越高的要求；对于实时检测、视频监控等需要多个相机同时采集图像的场合，采用传统的传输手段需采用多个图形采集卡（或多台计算机），随着相机数量的增加，传输部分所需成本将随之大大增加。 本论文正是针对上述问题，以分布式图像采集系统的传输部分作为主要的研究对象，在深入分析网络传输理论及图像传输的特点的基础上，对基于FPGA（FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑阵列）的千兆以太网相机的传输系统进行了详尽的讨论和研究。 在设计过程中对模块合理划分、利用自顶向下的设计模式，对系统功能模块的划分及各个模块之间如何协调工作做了详细的设计，充分考虑了可编程逻辑器件的并行结构的特点，尽量提高系统的性能，在代码设计的风格上考虑了平台的可移植性。 首先介绍了UDP/IP协议的基本传输理论，然后讨论了传输系统所涉及到的相关功能模块（如UDP发送模块、UDP接收模块...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 课题研究现状及发展趋势
        1.2.1 国内外发展状况
        1.2.2 课题发展趋势
    1.3 本文主要研究内容
第二章 面向 FPGA 的系统设计
    2.1 FPGA 简介
        2.1.1 数字逻辑发展简介
        2.1.2 FPGA 的基本结构
    2.2 基于 FPGA 的系统的开发流程
        2.2.1 Quartus II 介绍
        2.2.2 Modelsim 介绍
    2.3 本系统的设计方案
    本章小结
第三章 UDP/IP 协议及其 FPGA 实现
    3.1 OSI 模型
    3.2 TCP/IP 协议栈
        3.2.1 TCP/IP 协议概述
        3.2.2 UDP/IP 协议模块划分
    3.3 IP 协议
        3.3.1 IP 协议理论
        3.3.2 IP 发送模块
        3.3.3 IP 接收模块
    3.4 传输层协议
        3.4.1 TCP 协议理论
        3.4.2 UDP 协议理论
        3.4.3 UDP 发送模块
        3.4.4 UDP 接收模块
    3.5 ARP 协议
        3.5.1 ARP 协议理论
        3.5.2 ARP 发送模块
        3.5.3 ARP 接收模块
        3.5.4 MAC 缓存模块
    本章小结
第四章 MAC 子层协议的 FPGA 实现
    4.1 MAC 子层概述
    4.2 物理层概述
    4.3 MAC 子层模块实现
        4.3.1 MAC 子层发送模块
        4.3.2 MAC 子层接收模块
        4.3.4 RGMII 控制模块
    4.4 CRC 模块实现
        4.4.1 CRC 生成模块
        4.4.2 CRC 校验模块
    本章小结
第五章 整体设计与验证
    5.1 顶层模块设计
        5.1.1 顶层模块分析
        5.1.2 模块例化
        5.1.3 端口说明
    5.2 模块功能仿真
        5.2.1 测试方法
        5.2.2 仿真结果
    5.3 WIRESHARK 抓包测试
    5.4 数据传输效率与丢包测试
    本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3880780