基于FPGA的高速图像缓存及传输系统设计

发布时间：2017-05-17 11:27

  本文关键词：基于FPGA的高速图像缓存及传输系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的不断进步和科学技术的快速发展,图像采集和存储传输系统广泛应用于空间技术、工业以及生活等各个领域,目前CMOS图像传感器作为越来越多的高速图像采集系统的采集元件,不仅采集速度越来越高,而且获得的图像数据量也越来越大,因此设计一种高速大容量的图像数据缓存及传输系统具有十分重要的意义。本文设计的系统以FPGA为主控芯片,其实现的功能是从U盘读取图像缓存到DDR2 SDRAM中,然后模拟4路CMOS图像传感器的输出信号提供给另一片具有图像处理功能的FPGA,并接收其处理后返回的4路TLK2711格式的图像数据,通过Camera Link接口将图像输出进行显示。本设计分为硬件设计和软件设计两部分。硬件设计主要包括芯片的选型以及各硬件模块的电路设计,包括电源网络设计、FPGA配置电路设计和DDR2 SDRAM电路设计。软件设计主要包括5个模块:时钟产生模块、ARM数据接口模块、DDR2 SDRAM接口模块、模拟CMOS图像输出模块和模拟TLK2711数据接口模块,分别完成时钟信号产生、U盘图像数据接收、图像数据缓存、CMOS图像传感器输出信号模拟和TLK2711格式数据接收功能。该系统最大缓存容量为4Gbit,CMOS图像信号与TLK2711图像数据的时钟速率均为100MHz。仿真和测试结果表明,该系统能够正确稳定的工作,数据最大缓存速率为12.8Gbps,4路CMOS图像数据速率为4.8Gbps,4路TLK2711数据速率为6.4Gbps。
【关键词】：图像采集 FPGA CMOS图像传感器
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 论文研究的目的和意义15
• 1.3 论文主要工作和结构15-18
• 第二章 主要功能模块基本原理18-32
• 2.1 DDR2 SDRAM介绍18-25
• 2.1.1 DDR2 SDRAM的结构和工作原理19-23
• 2.1.2 DDR2 SDRAM的操作时序23-25
• 2.2 CMOS图像介绍25-29
• 2.2.1 CMOS图像传感器原理25-27
• 2.2.2 影响CMOS传感器性能的因素27-28
• 2.2.3 CMOS图像传感器新技术28
• 2.2.4 CMOS图像传感器信号输出格式28-29
• 2.3 TLK2711芯片介绍29-31
• 2.3.1 TLK2711的功能和工作原理29-31
• 2.3.2 TLK2711的接口时序31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 图像缓存及传输系统方案设计32-56
• 3.1 系统总体设计32-33
• 3.2 系统硬件设计33-37
• 3.2.1 FPGA选型33-34
• 3.2.2 电源网络设计34-36
• 3.2.3 FPGA配置电路设计36
• 3.2.4 DDR2 SDRAM电路设计36-37
• 3.3 系统软件设计37-54
• 3.3.1 时钟产生模块设计38-41
• 3.3.2 ARM数据接口模块设计41-42
• 3.3.3 DDR2 SDRAM接口模块设计42-46
• 3.3.4 模拟CMOS图像输出模块设计46-50
• 3.3.5 模拟TLK2711数据接口模块设计50-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 图像缓存及传输系统的仿真与测试56-66
• 4.1 系统各模块的仿真与分析56-62
• 4.1.1 时钟产生模块仿真与分析56
• 4.1.2 ARM数据接口的仿真与分析56-57
• 4.1.3 DDR2 SDRAM接口的仿真与分析57-59
• 4.1.4 模拟CMOS图像输出模块的仿真与分析59-60
• 4.1.5 模拟TLK2711数据接口模块的仿真与分析60-62
• 4.2 系统功能实际测试62-65
• 4.2.1 模拟CMOS图像输出信号测试62-63
• 4.2.2 相位调整IODEALY延时单元功能测试63-64
• 4.2.3 发送和接收图像对比测试64-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第五章 结束语66-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-72
• 作者简介72-73
• 1. 基本情况72
• 2. 教育背景72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘勤让,邬江兴;总线数据宽度可配置DDR传输的FPGA设计与实现[J];计算机工程与应用;2005年12期

2 韩茜,罗丰,吴顺君;高速大容量固态存储系统的设计[J];雷达科学与技术;2005年02期

  本文关键词：基于FPGA的高速图像缓存及传输系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373319