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高速图像采集系统设计

作　者: 杨晓晖
导　师: 徐军; 宋岩峰
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 现场可编程逻辑阵列图像采集高速板载存储
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

图像是人们获取外部信息的主要手段之一，图像采集系统作为获取图像信息最前端的组成部分，其采集性能的优劣在很大程度上决定了后续设计的准确率和难易程度。随着图像传感器分辨率和视频帧数的提高，图像采集系统也向着更高速的方向发展。如今，在工业控制、交通监控、军事、医学、航天等各方面，图像采集系统都有着广泛的应用，所以对高速图像采集系统的研究非常有实用意义。本文首先详细介绍了Camera Link、DVI、USB3.0这些高速接口和DDR2SDRAM、NAND Flash存储器的技术标准，分析了它们的优势及所需注意的问题。在此基础上，提出了一种以FPGA为核心控制芯片的高速图像采集系统设计方案。该系统通过Camera Link接口采集图像数据，经DDR2SDRAM缓存最终存储在NAND Flash中。DVI接口可实时显示图像，USB3.0接口可将所存数据上传至计算机。系统可实现Camera Link接口在Base模式下的图像采集功能，并可依此原理扩展为多路并行采集图像数据，实现更高速的图像采集。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 图像采集系统现状  8-10
  1.3 本文主要研究内容  10-11
第二章系统高速接口介绍  11-25
  2.1 Camera Link 接口  11-19
    2.1.1 Camera Link 接口产生及发展  11
    2.1.2 LVDS 信号原理  11-13
    2.1.3 Channel Link 技术  13-14
    2.1.4 Camera Link 协议标准  14-19
  2.2 USB3.0 接口  19-22
    2.2.1 产生背景  19-20
    2.2.2 优点及问题  20
    2.2.3 USB3.0 控制器  20-22
  2.3 DVI 接口  22-25
第三章存储器工作原理分析  25-35
  3.1 存储器概述  25
  3.2 NAND Flash 工作原理  25-32
    3.2.1 Flash 概述  25-27
    3.2.2 NAND Flash 结构  27-29
    3.2.3 寻址方式  29-30
    3.2.4 操作命令  30
    3.2.5 ECC 校验  30-32
  3.3 DDR2 SDRAM 工作原理  32-35
    3.3.1 DRAM 的发展  32
    3.3.2 DDR2 的结构及优点  32-33
    3.3.3 具体芯片介绍  33-34
    3.3.4 布线规则  34-35
第四章系统方案设计  35-53
  4.1 系统结构概述  35-36
  4.2 电路各模块介绍  36-47
    4.2.1 FPGA  36-37
    4.2.2 电源模块  37-38
    4.2.3 采集模块  38-40
    4.2.4 显示模块  40-43
    4.2.5 存储模块  43-46
    4.2.6 数据输出模块  46-47
  4.3 速度匹配  47-50
    4.3.1 各模块速度  47-49
    4.3.2 存储速度匹配  49
    4.3.3 数据输出速度匹配  49-50
  4.4 工作流程  50-51
  4.5 PCB 设计  51-53
第五章总结与展望  53-57
  5.1 工作总结  53-54
    5.1.1 本文完成的工作  53
    5.1.2 不足和改进方向  53-54
  5.2 工作展望  54-57
    5.2.1 系统规模扩展  54-55
    5.2.2 图像处理  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
在读期间科研成果  63-64

高速图像采集系统设计

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