高速图像数据实时存储与显示关键技术研究

发布时间：2017-09-11 00:16

  本文关键词：高速图像数据实时存储与显示关键技术研究

  更多相关文章： Flash存储阵列 高速可靠存储 灰度级拉伸 VGA显示 低功耗设计

【摘要】：在航空航天测试中,高频帧、高分辨率图像传感器被广泛应用于获取高清晰、高分辨率图像。这些高性能成像设备的使用,将在短时间内产生大量的图像数据,对存储测试系统带来了巨大的挑战。为实现图像数据的大容量、高存储速度、低功耗、高灵活性以及高可靠性存储需求,本文致力于研究一种高速图像数据实时存储与显示设备,并对其中的三项关键技术进行了深入研究。首先,提出了通用化的高速大容量数据存储方案,利用大容量的芯片组成存储阵列,通过流水线操作与位扩展操作,实现输入的图像数据的可持续性高速存储。设计采用在内部构建一种基于二级缓存机制的双流水线并行工作模式,充分发挥每一个芯片的存储性能以实现大量数据的持续高速存储。并针对存储阵列的特点,提出了两种各有优势的无效块管理方案。采用了芯片厂家推荐的纠错算法,对芯片中的误码进行纠正,实现了高吞吐率下数据的可靠存储。其次,利用内部的大容量块资源实现一帧图像数据中最大值与最小值的查询,然后调用核完成乘法和除法运算,最终实现位灰度图像到位灰度图像的转换,以适应显示要求。并采用构建了显示时序,通过对的控制,实现输入图像数据的实时显示。最后,针对内部复杂逻辑时序造成的时序稳定性问题,研究了利用内部存储资源,构建高稳定、低功耗有限状态机程序的方法。采用这种设计方法大幅减小内部的逻辑资源、布线资源的使用,从而达到减小功耗,提升系统的可靠性的目的。通过对各项技术以及装置总体的性能进行测试,并对测试数据进行分析和计算。高速图像记录器使用片芯片实现的存储阵列可以达到最大持续的数据存储速率。大量试验证明高速图像记录器存储速率以及容量、显示效果均满足设计指标,工作稳定可靠。
【关键词】：Flash存储阵列 高速可靠存储 灰度级拉伸 VGA显示 低功耗设计
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 课题性质及来源9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.4 高速图像数据记录器关键技术11-13
• 1.4.1 数据的高速可靠存储11-12
• 1.4.2 高速图像的实时显示12
• 1.4.3 系统的高可靠低功耗设计12-13
• 1.5 研究内容与论文安排13-15
• 2 方案设计与分析15-21
• 2.1 高速图像记录器主要设计指标15
• 2.2 高速图像记录器的组成及工作原理15-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 基于FPGA的高速并行存储技术研究与实现21-41
• 3.1 高速存储技术概述21-22
• 3.2 高速并行化数据管理机制22-28
• 3.2.1 高速并行化存储体系结构研究22-25
• 3.2.2 高速并行化缓存及调度机制研究25-28
• 3.3 无效块地址管理方案28-34
• 3.3.1 基于超级块的无效块信息管理方案29-31
• 3.3.2 基于位索引的存储块信息管理方案31-33
• 3.3.3 两种无效块管理方案的比较33-34
• 3.4 可靠性存储技术研究及实现34-39
• 3.4.1 指令纠错技术简介34-35
• 3.4.2 基于汉明码的纠错算法35-38
• 3.4.3 ECC校验的乒乓实现方案38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 高速图像数据实时显示技术研究41-52
• 4.1 图像实时显示技术概述41-42
• 4.2 图像处理算法选择42-43
• 4.3 基于FPGA的实时灰度图像拉伸算法实现43-46
• 4.4 基于FPGA的VGA实时显示方案46-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 FPGA高稳定低功耗程序设计52-59
• 5.1 FPGA低功耗设计概述52
• 5.2 基于FPGA存储器映射的状态机设计52-58
• 5.3 本章小结58-59
• 6 系统测试及性能分析59-65
• 6.1 高速图像记录器 5×8 的FLASH存储阵列测试59-61
• 6.2 高速图像数据实时显示性能测试61-62
• 6.3 FPGA高稳定低功耗程序性能测试62-63
• 6.4 高速图像记录器总体性能测试63-65
• 7 结论65-67
• 7.1 研究总结65-66
• 7.2 工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果71-72
• 致谢72-73

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本文编号：827478