基于FPGA的远程视频监控系统设计

发布时间：2017-10-13 06:01

  本文关键词：基于FPGA的远程视频监控系统设计

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【摘要】：作为煤炭生产和消费大国,确保煤矿安全、持续、稳定生产尤为重要。视频监控系统是确保煤矿安全生产的重要保障。但当前煤矿视频监控系统多存在结构复杂、功能分离等问题,不能为煤矿安全生产联合指挥调度和灾后救援提供有效的技术保障。论文针对煤矿视频监控中存在的问题,在分析国内外视频监控系统相关技术基础上,结合当前煤矿视频监控系统的实际需要和发展趋势,设计了一种基于FPGA的远程视频监控系统。首先,根据图像采集时序和“乒乓缓存”机理的分析,对图像采集芯片配置模块、图像数据采集接口和数据缓存模块进行了设计;然后,通过对基于WEB的网络视频传输工作原理的分析,分别对网络驱动模块、嵌入式协议栈和WEB服务器等模块进行了设计;最后,在实验室条件下完成了对系统功能的性能测试。基于FPGA的远程视频监控系统,将图像采集、处理和数据传输功能集中在同一硬件平台上,简化了系统,同时B/S模式的设计也比较符合煤矿监控系统的发展趋势,对煤矿安全生产的联合指挥调度和灾后救援具有一定的现实意义。
【关键词】：煤矿安全 视频监控 FPGA WEB
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN948.6;TN791
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 1 绪论6-10
• 1.1 选题背景和意义6
• 1.2 国内外视频监控系统发展概况6-8
• 1.2.1 视频监控系统的发展概况6-7
• 1.2.2 国内外视频监控系统的研究现状7-8
• 1.3 煤矿视频监控系统的研究8
• 1.4 论文主要研究内容8-10
• 2 系统总体设计10-16
• 2.1 总体架构设计10-11
• 2.2 系统硬件选型11-15
• 2.2.1 FPGA选型11-12
• 2.2.2 其它器件的选型12-15
• 2.3 本章小结15-16
• 3 图像采集处理功能设计16-41
• 3.1 图像采集处理功能总体设计16
• 3.2 OV7670芯片硬件设计16-17
• 3.3 OV7670配置模块设计17-22
• 3.3.1 SCCB总线18
• 3.3.2 SCCB总线双线控制模式18-21
• 3.3.3 I2C配置模块设计21-22
• 3.4 图像数据采集模块设计22-26
• 3.4.1 OV7670输出特性分析23-25
• 3.4.2 图像数据采集模块的接口设计25-26
• 3.5 图像数据缓存控制模块设计26-35
• 3.5.1 SDRAM硬件设计26
• 3.5.2 “乒乓缓存”26-27
• 3.5.3 SDRAM缓存控制器27-29
• 3.5.4 SDRAM控制器逻辑结构29-33
• 3.5.5 读写缓存设计33-35
• 3.6 Avalon外设接口设计35-40
• 3.6.1 Avalon总线35-37
• 3.6.2 自定义外设接口ImgRW IP核设计37-39
• 3.6.3 DMA控制器添加39-40
• 3.7 本章小结40-41
• 4 基于WEB的网络视频传输功能设计41-62
• 4.1 基于WEB的网络视频传输功能总体设计41
• 4.2 DMA驱动设计41-43
• 4.3 μC/OS-II实时操作系统43-44
• 4.3.1 μC/OS-II在Nios II中的移植43-44
• 4.3.2 μC/OS-II的初始化和启动44
• 4.4 DM9000A网络驱动设计44-50
• 4.4.1 DM9000A网络芯片硬件接口设计44-47
• 4.4.2 DM9000A网络芯片驱动设计47-50
• 4.5 网络数据传输设计50-57
• 4.5.1 操作系统模拟层配置51-53
• 4.5.2 Lw IP网络接口驱动配置53-55
• 4.5.3 基于UDP的socket设计55-57
• 4.6 基于Applet的WEB服务器设计57-61
• 4.6.1 WEB服务器的移植和WEB页面设计58-60
• 4.6.2 Java Applet动态显示设计60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 系统测试与验证62-66
• 5.1 功能测试62-64
• 5.1.1 图像数据流输出功能测试62-63
• 5.1.2 WEB服务器功能测试63-64
• 5.2 系统测试64-65
• 5.2.1 系统整体测试64-65
• 5.2.2 系统传输性能测试65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结和展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 附录72

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本文编号：1023183