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档案存储介质转换处理系统研制

作　者: 刘德
导　师: 邱书波
学　校:
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 档案 存储介质 FPGA SOPC 图像处理
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


档案是指国家机构、社会组织以及个人从事政治、军事、经济、科学、技术、文化、宗教等活动直接形成的对国家和社会有保存价值的各种文字、图表、声像等不同形式的历史记录。传统的档案主要是以纸张为载体来记录档案信息的，长时间存放会出现纸张泛黄、破损、字迹模糊等问题，最终可能会导致重要档案信息的丢失。而随着科技的发展和社会的进步，信息化管理也已经渗透到社会生活的各个领域，档案的存储介质也开始由传统的纸质档案向电子档案转化。对电子档案的处理技术也就应运而生。本文首先分析了数码相机的结构及其工作原理，然后又分析了现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的结构和工作方式，指出了应用FPGA器件解决本本系统的图像采集、处理和显示等问题的优势。研究了基于FPGA的可编程片上系统（SOPC）在各个方面的特点，包括设计的灵活性、功能的可裁剪性、软硬件的可编程性和良好的集成性；同时分析了图像处理片上可编程系统的设计思路及设计流程，最后详细说明了系统软硬件设计的基本思路和实现形式。根据档案存储介质转换处理系统的功能特点，对整个系统进行了合理的软硬件划分。在此基础上，构建了基于SOPC技术的图像处理系统的总体架构，并分别对图像采集、图像处理、图像显示等功能模块进行了结构设计。系统的硬件设计是在QuartusII开发环境中进行的，而软件部分则是在NiosII软件开发环境中编写的。系统的采集部分首先分析了SD卡的基本结构和工作模式，并对FAT文件系统进行了分析，然后将SD卡中的图片读取到FPGA中，对图像处理部分，首先对获取的图片进行检测，看图片是不是倾斜，然后在NiosII软件开发环境中编写程序对倾斜的图片进行图像的旋转校正同时转换图片格式，图像显示部分是直接将处理后的图片由FPGA控制VGA显示。最后，对整个系统设计进行了实验验证，结果表明，系统基本满足了预期的要求，具有一定的实用参考价值。本课题经过软硬件设计和测试，基本实现了最初的设计目标。构建出了一套基于FPGA的档案存储介质转换处理的系统。为以后的研究提供了参考并奠定了基础。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 课题的研究背景及意义  11-12
  1.2 课题的研究现状与进展  12-14
  1.3 课题的主要工作  14-15
第2章 数码相机简介  15-31
  2.1 概述  15-17
    2.1.1 数码相机及其特点  15-16
    2.1.2 数码相机工作原理  16-17
  2.2 数码相机的组成  17-18
  2.3 光学系统  18-20
  2.4 成像系统  20-29
    2.4.1 CCD光电传感器  20-24
    2.4.2 CMOS图像传感器  24-25
    2.4.3 信号处理系统  25-27
    2.4.4 存储器  27-28
    2.4.5 输出接口  28-29
    2.4.6 兼容操作系统  29
  2.5 本章小结  29-31
第3章 基于FPGA的档案存储介质转换处理系统总体设计  31-47
  3.1 系统功能软硬件划分  31
  3.2 系统的总体架构  31-32
  3.3 QUARTUSII开发软件  32-34
  3.4 硬件描述语言  34-40
    3.4.1 HDL语言特点  34-35
    3.4.2 VERILOGHDL和VHDL比较  35-37
    3.4.3 VERILOGHDL设计流程  37-40
  3.5 片上可编程系统SOPC  40-42
    3.5.1 SOPC简介  40-41
    3.5.2 SOPCBUILDER简介  41-42
    3.5.3 简单SOPC硬件系统的开发  42
  3.6 FPGA及其设计流程  42-45
    3.6.1 FPGA器件选型  43-45
    3.6.2 FPGA最小系统的概念  45
  3.7 本章小结  45-47
第4章 系统硬件设计  47-57
  4.1 电源模块设计  47-49
  4.2 SD卡结构及工作模式  49-53
    4.2.1 SD卡基本结构  49-50
    4.2.2 SPI工作模式  50-53
    4.2.3 SD卡硬件接口设计  53
  4.3 VGA显示模块  53-55
  4.4 本章小结  55-57
第5章 系统软件设计  57-75
  5.1 嵌入式软核处理器的设计  57-61
    5.1.1 NIOSII嵌入式软核处理器  57-59
    5.1.2 外围设备的定制  59-60
    5.1.3 AVALON总线简介  60-61
  5.2 系统各模块软件设计  61-74
    5.2.1 SD卡读写控制器设计  61-66
    5.2.2 图像格式转换的FPGA实现  66-69
    5.2.3 VGA显示软件设计  69-74
  5.3 本章小结  74-75
第6章 实验结果  75-77
  6.1 系统资源测试  75
  6.2 实现结果展示  75-76
  6.3 本章小结  76-77
第7章 总结与展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-84
在学期间主要科研成果  84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 存贮器
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