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基于AMBA3.0总线的图像采集系统的设计与实现

作 者: 严平锋
导 师: 凌志浩
学 校: 华东理工大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 图像采集 AMBA总线 IP核复用 FPGA ARM
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 23次
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内容摘要


随着半导体技术的迅速发展,深亚微米工艺技术日益成熟,集成电路设计的规模越来越大,越来越复杂,数字IC从基于时序驱动的设计方法,发展到基于IP核复用的设计方法,并在SoC平台设计中得到了广泛应用。IP核互连的方法,总线桥的设计以及总线协议决定了SoC平台的性能。AMBA总线规范由ARM公司定义,是一组基于ARM核的SoC通信的标准协议。AMBA3.0总线协议具有带宽高、延迟小和设计灵活等优点,是目前业界主流的高性能总线协议标准。随着视频图像技术的快速发展,人们对视频图像尤其对高分辨率、高帧率的视频图像的需求越来越高。为了满足对不同格式视频图像的采集系统的要求,设计了一种基于AMBA3.0总线的图像采集系统。首先本文论述了总线技术与图像采集系统的发展状况,提出了基于AMBA3.0总线的图像采集系统的总体设计方案。其次阐述了系统整体架构的设计和系统所用器件的选择,并分析了他们的工作原理。然后介绍了图像采集系统硬件模块的电路设计以及系统软件的开发,并给出了软件开发流程图。对图像采集系统进行了板级测试、波形仿真测试以及逻辑分析仪测试,以此来验证系统设计的可靠性和稳定性。实验结果表明图像的采集、处理和显示等功能良好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题的研究背景和意义  10-11
  1.2 相关领域的研究现状  11-16
    1.2.1 总线技术  11-14
    1.2.2 视频图像技术发展  14-16
  1.3 论文的研究内容  16-18
第2章 基于AMBA总线图像采集系统的工作原理  18-28
  2.1 AMBA3.0总线  18-23
    2.1.1 AXI总线概述  18-21
    2.1.2 AHB总线概述  21-22
    2.1.3 APB总线概述  22-23
  2.2 FPGA设计流程  23-25
    2.2.1 Quartus Ⅱ设计流程  23-24
    2.2.2 EDA工具设计流程  24-25
  2.3 图像技术  25-27
    2.3.1 图像采集技术  25
    2.3.2 图像处理技术  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 图像采集系统整体设计  28-36
  3.1 系统硬件开发环境  28-29
  3.2 系统的整体设计  29
  3.3 系统主要硬件  29-35
    3.3.1 FPGA芯片Altera Stratix Ⅲ  29-30
    3.3.2 ARM应用处理器Freescale i.MX515  30-34
    3.3.4 TFT_LCD WVGA显示屏  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 系统模块设计  36-42
  4.1 顶层接口模块设计  36
  4.2 图像采集接口模块  36-37
  4.3 图像处理接口模块  37-39
  4.4 图像显示接口模块  39
  4.5 FPGA系统时钟域  39-40
  4.6 AMBA总线接口  40-41
    4.6.1 AHB2APB接口电路  40
    4.6.2 APB2AHB接口电路  40-41
  4.7 本章小结  41-42
第5章 系统软件设计  42-50
  5.1 软件平台的选择  42
  5.2 嵌入式软件流程  42-43
    5.2.1 RealView开发工具  42-43
    5.2.2 嵌入式软件流程  43
  5.3 ARM CPU寄存器配置  43-49
    5.3.1 主程序初始化配置  43-46
    5.3.2 CSI模块配置  46-47
    5.3.3 PXP模块配置  47-48
    5.3.4 LCDIF模块配置  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第6章 图像采集系统的测试  50-60
  6.1 系统板级测试  50-55
    6.1.1 板级测试流程  50-52
    6.1.2 板级实验结果与分析  52-55
  6.2 波形仿真测试  55-59
    6.2.1 波形仿真测试流程  55-56
    6.2.2 波形仿真测试结果与分析  56-59
  6.3 逻辑分析仪测试  59
    6.3.1 逻辑分析仪测试流程  59
    6.3.2 逻辑分析仪测试结果与分析  59
  6.4 本章小结  59-60
第7章 总结与展望  60-62
  7.1 总结  60-61
  7.2 展望  61-62
参考文献  62-67
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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