学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高速图像采集系统时序控制模块的设计与实现

作　者: 彭国茂
导　师: 叶东
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 高速图像采集 FPGA DSP
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 216次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本课题是以火箭发动机冷/热试车过程中发动机喷管的三维运动参数的测试和动态校准为背景,对在试车过程中标志点的运动参数进行实时的测量和处理。系统的设计主要是以实时性、快速性、低功耗、低成本为目标,在深入了解了国内外高速图像采集及处理技术的应用和发展状况后,采用了基于DSP和FPGA结合的嵌入式高速实时图像采集及处理系统的设计方法来实现系统。论文对系统的采集部分进行硬件设计和逻辑设计,采用ALTERA公司的EP1C6T144C8型号FPGA芯片作为相机的时序控制、数据传输、板上各单元的控制以及系统的时钟匹配等单元的硬件平台,以TI公司的新产品TMS320C6416T作为图像处理的处理器。在硬件设计中包括相机与嵌入式系统的接口设计、DSP与FPGA的通讯接口设计、FPGA电源转换电路的设计和FPGA的程序存储器及JTAG接口的设计等,已经完成了对系统采集部分的硬件设计,并制作出了硬件电路板。在逻辑设计上,要对FPGA芯片进行逻辑编程,使其能完成相机的时序控制、数据传输、板上各单元的控制以及系统的时钟匹配等功能。首先,给出了逻辑设计的步骤。然后,根据FPGA内部逻辑所要完成的功能,将整体设计划分成CA-D6相机时序控制模块、数据接收模块、与DSP通讯模块、时钟模块去除毛刺模块和看门狗计数器模块等,通过各个模块的输入/输出的分析,完成了各功能模块的设计及编程。经过对各个模块单独仿真,然后对所有模块进行整体仿真,仿真结果验证了数据采集系统时序控制模块设计与编程的正确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 高速图像采集和处理系统国内外发展概况  10-12
    1.2.1 传统高速图像采集和处理系统的发展概况  10-11
    1.2.2 DSP+FPGA在高速图像采集和处理中的发展概况  11-12
  1.3 FPGA的发展历程和主要特点  12-14
    1.3.1 FPGA的发展历程  12-13
    1.3.2 FPGA的主要特点  13-14
  1.4 课题来源、研究目的和意义及主要研究内容  14-17
    1.4.1 课题来源  14
    1.4.2 研究的目的和意义  14-15
    1.4.3 主要研究内容  15-17
第2章 高速图像采集系统的总体设计  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 系统总体方案的设计  17-19
  2.3 CA-D6 相机  19-20
    2.3.1 相机的工作原理  19-20
    2.3.2 相机的输入输出  20
  2.4 板上主要芯片的选取  20-22
    2.4.1 控制芯片FPGA  20-21
    2.4.2 信号处理芯片DSP  21-22
  2.5 芯片内部逻辑分析  22-23
    2.5.1 时钟处理单元  22-23
    2.5.2 相机曝光控制信号处理单元  23
    2.5.3 相机数据接收单元  23
    2.5.4 FPGA与DSP通讯单元  23
  2.6 系统的工作原理  23-24
  2.7 主要硬件资源及系统技术指标  24-25
    2.7.1 相机——CA-D6  24
    2.7.2 FPGA——EP1C6T144C8  24
    2.7.3 DSP——TM5320C6416T  24-25
  2.8 本章小结  25-26
第3章 系统硬件设计  26-31
  3.1 引言  26
  3.2 系统的硬件组成  26-27
  3.3 电源转换电路  27
  3.4 LVDS转换电路  27-28
  3.5 主控芯片FPGA及其外围电路  28-30
    3.5.1 FPGA芯片EP1C6T144C8  29
    3.5.2 系统主控芯片FPGA外围电路  29-30
  3.6 本章小结  30-31
第4章 系统的时序逻辑设计  31-46
  4.1 引言  31
  4.2 FPGA的逻辑设计流程  31-32
  4.3 逻辑设计中模块设计的步骤及各模块的划分  32
    4.3.1 模块设计的步骤  32
    4.3.2 各模块的划分  32
  4.4 CA-D6 相机时序控制模块的时序  32-36
    4.4.1 CA-D6 相机控制时序及控制信号的分析  32-33
    4.4.2 相机控制时序的设计  33-35
    4.4.3 相机控制时序的仿真  35-36
  4.5 相机数据接收模块  36-39
    4.5.1 相机数据输出的时序分析  36-38
    4.5.2 相机数据接收时序的设计  38-39
    4.5.3 相机数据接收时序的仿真  39
  4.6 FPGA与DSP通讯模块  39-43
    4.6.1 FPGA与DSP的通讯及控制分析  39-41
    4.6.2 FPGA与DSP通讯的时序设计  41-43
    4.6.3 FPGA与DSP通讯的时序仿真  43
  4.7 时钟模块  43-44
    4.7.1 时钟模块的分析  43-44
    4.7.2 时钟模块的设计与仿真  44
  4.8 内部其它模块的设计与仿真  44-45
    4.8.1 去除毛刺模块  44-45
    4.8.2 看门狗计数器模块  45
  4.9 本章小结  45-46
第5章 系统开发环境与整体调试、仿真  46-51
  5.1 引言  46
  5.2 开发环境  46-48
    5.2.1 FPGA集成开发环境及编程语言  46-47
    5.2.2 硬件电路开发环境  47-48
  5.3 FPGA时序系统整体设计与仿真  48-49
  5.4 主控芯片（FPGA）的器件匹配、编程配置与下载  49-50
  5.5 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
附录1 相机数据接口连接管脚  55-56
附录2 相机电源和控制接口管脚图  56-57
附录3 系统采集部分电路板实物图  57-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  60

相似论文

  1. 电子提花编织机电控系统设计,TS183
  2. 基于DSP的集成光栅细分数显装置的研制,TH822
  3. 基于DSP的二维准直系统的研究,TH741.14
  4. 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
  5. 半实物火炮自动操瞄俯仰角度控制系统的研究,TJ303
  6. 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
  7. LXI任意波形发生器研制,TM935
  8. 同步电动机励磁控制系统研究,TM341
  9. 基于DSP的任意次谐波发生器的设计,TM935
  10. 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
  11. 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
  12. AES算法及其DSP实现,TN918.1
  13. 基于DSP的机器人语音命令识别系统研制,TN912.34
  14. 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
  15. 相位法激光测距仪信号接收系统研究,TN249
  16. 基于DSP的OFDM系统中的信道估计技术实现研究,TN919.3
  17. 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
  18. 基于小波变换的语音信号去噪及其DSP算法实现,TN912.3
  19. 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
  20. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  21. 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41

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
© 2012 www.xueweilunwen.com