基于FPGA的无线图像采集传输系统的设计与实现

发布时间：2017-06-25 21:18

  本文关键词：基于FPGA的无线图像采集传输系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着网络信息化的发展,数字图像的采集与传输技术已经成为近年来发展最为迅速的技术之一,被广泛应用于各类行业及高精尖领域中,如航空航天、电子信息和医疗器械等。当前数字图像采集与传输的主要问题是数据量大,处理速度慢、执行效率低,而且图像算法软件的灵活性低,处理较为耗时。然而基于现场可编程门阵列FPGA (Field Programmable Gate Array)的图像采集与传输硬件系统可以实时高速完成各种图像采集传输工作和各种图像处理算法,FPGA独有的纯硬件结构对于处理这类繁复的数据具有得天独厚的优势,相对于传统嵌入式处理器有着更快的速度和更高的效率。本文通过在FPGA上用Verilog HDL硬件描述语言实现接口与各功能模块的硬件化,使用所实现的接口模块来控制外围器件作为图像采集与传输的硬件系统。本文的主要研究工作如下：(1)搭建基于FPGA的硬件系统,该系统采用Altera公司Cyclone Ⅲ系列FPGA芯片作为中央处理器,并且配合外围电路及多个外围器件。使用VerilogHDL硬件描述语言对系统内各接口及功能模块进行硬件化。(2)深入剖析CMOS摄像头、SDRAM、USART接口等外围器件工作原理,并且使用VerilogHDL硬件描述语言编写出I2C总线模块来实现对COMS摄像头初始化,编写视频采集模块用来接收COMS发送来的视频信号,编写SDRAM控制器模块用来控制SDRAM对图像的存取,以及编写USART接口模块,最终实现指令控制640*480分辨率的图像数据采集和传输。(3)对USART接收到的指令进行处理,当接收到发送图片指令后,将缓存在SDRAM中的源图像信息读取到缓冲的异步FIFO中,再通过USART接口连接外部WIFI模块将码流远程发送给PC机,在PC机上可以还原成采集的图像。整个系统的设计均在Altera公司提供的官方集成编译环境Quartus II软件以及Modelsim-Altera仿真软件中完成。通过实验结果可得出结论,采用基于FPGA的图像采集与传输系统可以获得较快的处理速度以及较为良好的处理效果。
【关键词】：现场可编程逻辑门阵列 无线 图像采集传输 硬件描述语言
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-10
• 1.1 图像采集传输系统的发展历史及研究现状8-9
• 1.2 论文的主要工作及内容安排9-10
• 第二章 系统硬件平台与开发工具10-28
• 2.1 硬件平台搭建10-16
• 2.1.1 FPGA介绍10-12
• 2.1.2 基于FPGA的硬件平台结构12-13
• 2.1.3 FPGA核心板原理图解析13-16
• 2.2 开发工具16-19
• 2.3 FPGA设计方法与流程19-22
• 2.4 Verilog HDL硬件描述语言22-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 系统硬件框架设计28-36
• 3.1 系统整体硬件框架设计28-29
• 3.2 系统各模块设计及工作原理29-35
• 3.2.1 CMOS摄像头模块29-31
• 3.2.2 片外SDRAM模块31-34
• 3.2.3 片外USART接口WIFI模块34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 FPGA内部模块设计36-83
• 4.1 FPGA内部总体架构设计36-37
• 4.2 FPGA内部各模块设计方法研究37-82
• 4.2.1 IIC模块37-51
• 4.2.2 片内ROM模块51-54
• 4.2.3 SDRAM控制器模块54-68
• 4.2.4 同(异)步FIFO、PLL模块68-71
• 4.2.5 图像采集模块71-75
• 4.2.6 USART模块75-82
• 4.3 本章小结82-83
• 第五章 系统功能调试83-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 总结89
• 6.2 展望89-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 研究生期间的研究成果95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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本文编号：483611