基于FPGA的高速视频采集和传输电路设计与实现
发布时间：2021-10-21 21:12
高速视频采集系统既能记录人眼无法分辨的高速过程,又能得到高速运动目标的位置姿态信息,通过对大量的高速数据进行存储和后续处理,可为现代机载武器系统的多科目综合试验提供技术保障。相比于发达国家,我国对高速视频采集技术的研究相对滞后,为了打破国外在机载高速视频采集方面的技术封锁及产品垄断,研制一款适用于武器系统的高速数据采集系统具有重要意义。本文针对机载武器系统目标物飞行过程记录为背景,研究了高速视频采集和传输系统的关键技术,设计了基于FPGA的高速视频采集和传输系统,主要包括前端视频采集模块、视频数据传输模块、视频显示模块及存储模块,其中存储包括缓存和外部存储。使用CMOS图像传感器采集图像信息,采用Camera Link接口数据线传输视频数据,设计4片DDR2 SDRAM并行缓存高速数据,将视频数据存入固态硬盘内,通过VGA接口实时显示采集的图像。选择Verilog硬件描述语言在Quartus Ⅱ环境下分模块进行逻辑设计,主要包括摄像头寄存器参数配置模块、视频数据采集模块、滤波模块、异步FIFO模块、DDR2 SDRAM控制器模块、固态硬盘控制模块、VGA时序控制模块。通过Modelsi...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 章节安排
2 系统整体方案设计
2.1 高速视频采集和传输电路系统技术指标
2.2 高速视频采集和传输电路系统总体方案
2.3 高速视频采集和传输电路各模块方案设计
2.3.1 视频数据采集模块
2.3.2 视频数据传输单元
2.3.3 系统核心控制模块
2.3.4 视频数据存储模块
2.3.5 视频数据显示模块
2.5 本章小结
3 硬件电路设计
3.1 系统硬件结构
3.2 数据采集系统设计
3.2.1 图像数据采集模块
3.2.2 图像数据传输模块
3.3 FPGA控制模块设计
3.3.1 FPGA开发流程
3.3.2 FPGA芯片选型
3.3.3 FPGA配置电路
3.3.4 FPGA时钟电路
3.4 数据存储电路设计
3.4.1 数据缓存单元
3.4.2 数据存储单元
3.5 显示接口电路设计
3.6 系统电源设计
3.7 PCB设计
3.8 本章小结
4 逻辑设计与仿真验证
4.1 逻辑总体框架
4.2 CMOS相机寄存器参数配置
4.3 数据采集逻辑设计
4.4 异步FIFO
4.5 图像数据滤波
4.6 数据存储逻辑设计
4.7 图像显示逻辑设计
4.8 像素数据格式检查
4.9 顶层逻辑设计
4.10 本章小结
5 系统测试与实验
5.1 调试需要设备
5.2 硬件调试
5.3 软件调试
5.4 实验结果
5.4.1 系统参数检测
5.4.2 采集图像效果比对
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外传输型航空相机的发展现状与展望[J]. 许永森,田海英,惠守文,董斌,丁亚林. 光机电信息. 2010(12)
[2]CMOS与CCD图像传感器的比较研究和发展趋势[J]. 王旭东,叶玉堂. 电子设计工程. 2010(11)
[3]Camera Link接口的异步FIFO设计与实现[J]. 宋振丰,李岩,王鹤淇. 电子技术应用. 2009(12)
[4]一种基于Camera Link接口的图像采集和处理系统[J]. 彭春萍. 电子设计应用. 2009(03)
[5]LVDS传输技术在高速数据采集系统中的应用[J]. 童子权,白锦玲. 国外电子测量技术. 2009(02)
[6]基于FPGA和SD卡的水声信号高速采集与存储系统设计[J]. 张洪刚,苑秉成,徐瑜. 电子器件. 2009(01)
[7]基于FPGA的VGA控制器设计与实现[J]. 杨杰,穆伟斌,沈焕泉. 齐齐哈尔大学学报. 2008(06)
[8]基于FPGA的高速异步FIFO存储器设计[J]. 杨军,孔兵,宋克俭,尹航. 云南大学学报(自然科学版). 2007(06)
[9]基于FPGA的VGA显示模块设计[J]. 张亚平,贺占庄. 计算机技术与发展. 2007(06)
[10]CF卡大容量数据存储系统[J]. 桂峰,周涛,施春荣. 雷达与对抗. 2004(01)
硕士论文
[1]高帧频CMOS相机数据存储与显示技术研究[D]. 辛光泽.西安工业大学 2014
[2]基于FPGA的高速数字工业相机系统设计与实现[D]. 刘哲.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2013
[3]基于Camera Link标准的高速图像激励与采集系统[D]. 王静华.电子科技大学 2013
[4]基于PCIe总线的Camera Link图像采集卡设计[D]. 黄影.大连理工大学 2013
[5]一种高速大容量异步FIFO存储器的设计[D]. 司岚山.江南大学 2013
[6]嵌入式高清工业相机研究与实现[D]. 蔡金.浙江大学 2013
[7]基于FPGA的嵌入式视频采集及网络传输系统的应用研究[D]. 翟晓辉.哈尔滨工程大学 2013
[8]基于FPGA的多格式视频叠加处理器的设计与验证[D]. 徐晓梅.西安电子科技大学 2013
[9]基于FPGA机器视觉的运动目标检测跟踪系统[D]. 刘晓伟.湖北工业大学 2012
[10]基于FPGA的图像视觉检测系统的研究[D]. 曹建锋.大连理工大学 2012
本文编号：3449725
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究内容及章节安排
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 章节安排
2 系统整体方案设计
2.1 高速视频采集和传输电路系统技术指标
2.2 高速视频采集和传输电路系统总体方案
2.3 高速视频采集和传输电路各模块方案设计
2.3.1 视频数据采集模块
2.3.2 视频数据传输单元
2.3.3 系统核心控制模块
2.3.4 视频数据存储模块
2.3.5 视频数据显示模块
2.5 本章小结
3 硬件电路设计
3.1 系统硬件结构
3.2 数据采集系统设计
3.2.1 图像数据采集模块
3.2.2 图像数据传输模块
3.3 FPGA控制模块设计
3.3.1 FPGA开发流程
3.3.2 FPGA芯片选型
3.3.3 FPGA配置电路
3.3.4 FPGA时钟电路
3.4 数据存储电路设计
3.4.1 数据缓存单元
3.4.2 数据存储单元
3.5 显示接口电路设计
3.6 系统电源设计
3.7 PCB设计
3.8 本章小结
4 逻辑设计与仿真验证
4.1 逻辑总体框架
4.2 CMOS相机寄存器参数配置
4.3 数据采集逻辑设计
4.4 异步FIFO
4.5 图像数据滤波
4.6 数据存储逻辑设计
4.7 图像显示逻辑设计
4.8 像素数据格式检查
4.9 顶层逻辑设计
4.10 本章小结
5 系统测试与实验
5.1 调试需要设备
5.2 硬件调试
5.3 软件调试
5.4 实验结果
5.4.1 系统参数检测
5.4.2 采集图像效果比对
5.5 本章小结
6 结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外传输型航空相机的发展现状与展望[J]. 许永森,田海英,惠守文,董斌,丁亚林. 光机电信息. 2010(12)
[2]CMOS与CCD图像传感器的比较研究和发展趋势[J]. 王旭东,叶玉堂. 电子设计工程. 2010(11)
[3]Camera Link接口的异步FIFO设计与实现[J]. 宋振丰,李岩,王鹤淇. 电子技术应用. 2009(12)
[4]一种基于Camera Link接口的图像采集和处理系统[J]. 彭春萍. 电子设计应用. 2009(03)
[5]LVDS传输技术在高速数据采集系统中的应用[J]. 童子权,白锦玲. 国外电子测量技术. 2009(02)
[6]基于FPGA和SD卡的水声信号高速采集与存储系统设计[J]. 张洪刚,苑秉成,徐瑜. 电子器件. 2009(01)
[7]基于FPGA的VGA控制器设计与实现[J]. 杨杰,穆伟斌,沈焕泉. 齐齐哈尔大学学报. 2008(06)
[8]基于FPGA的高速异步FIFO存储器设计[J]. 杨军,孔兵,宋克俭,尹航. 云南大学学报(自然科学版). 2007(06)
[9]基于FPGA的VGA显示模块设计[J]. 张亚平,贺占庄. 计算机技术与发展. 2007(06)
[10]CF卡大容量数据存储系统[J]. 桂峰,周涛,施春荣. 雷达与对抗. 2004(01)
硕士论文
[1]高帧频CMOS相机数据存储与显示技术研究[D]. 辛光泽.西安工业大学 2014
[2]基于FPGA的高速数字工业相机系统设计与实现[D]. 刘哲.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2013
[3]基于Camera Link标准的高速图像激励与采集系统[D]. 王静华.电子科技大学 2013
[4]基于PCIe总线的Camera Link图像采集卡设计[D]. 黄影.大连理工大学 2013
[5]一种高速大容量异步FIFO存储器的设计[D]. 司岚山.江南大学 2013
[6]嵌入式高清工业相机研究与实现[D]. 蔡金.浙江大学 2013
[7]基于FPGA的嵌入式视频采集及网络传输系统的应用研究[D]. 翟晓辉.哈尔滨工程大学 2013
[8]基于FPGA的多格式视频叠加处理器的设计与验证[D]. 徐晓梅.西安电子科技大学 2013
[9]基于FPGA机器视觉的运动目标检测跟踪系统[D]. 刘晓伟.湖北工业大学 2012
[10]基于FPGA的图像视觉检测系统的研究[D]. 曹建锋.大连理工大学 2012
本文编号：3449725
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3449725.html
