一种基于FPGA的线阵红外图像采集与显示系统

作     者：陈根亮 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张鉴

授予年度：2013年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：线阵图像传感器 仿真 FPGA DDR2SDRAM CameraLink 

摘      要：随着微电子技术的飞速发展,实时图像处理技术在航空、通信、医学以及工业控制等领域的应用也越来越广泛。FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)作为现阶段应用最广泛的可编程逻辑器件之一,具有运算速度较快、配置灵活易用、成本较低等优点,适宜于作为图像采集与显示系统的核心控制单元。本论文以高性能线阵CCD图像传感器作为图像输入,采用Xilinx Spartan6系列的FPGA芯片为核心控制器件,设计了基于FPGA的红外线阵图像采集与显示系统。选择的核心FPGA器件为Xilinx spartan6系列的XC6SLX16。本系统主要分为图像采集模块,图像存储模块以及图像显示接口模块三个部分。主要工作如下： 首先,分析了线阵图像传感器G9494-256D以及CCD专用的模拟信号处理器AD9822的驱动要求;在ISE的开发环境下,使用Verilog HDL硬件描述语言实现对G9494-256D以及AD9822的驱动。该方法简单、易读、可移植、后期升级方便。 其次,在仔细研究了第二代内存技术DDR2SDRAM的工作原理、读写时序要求之后,选择MICRON公司的MT47H16M16BG-364MB DDR2SDRAM作为图像数据的存储器。通过调用Xilinx ISE的MIG IP core生成的DDR2SDRAM控制器实现对DDR2SDRAM的读写控制,并且通过了ISE ChipScope验证以及Modelsim的功能仿真。 最后,选择CameraLink为图像显示接口,Camera Link相机接口采用多对差分信号LVDS并行传输,具有极好的抗干扰能力和传输带宽。在深入研究CameraLink原理基础上,选择德州仪器TI的LVDS转换芯片,实现相机数据部分、时钟部分、串口通信与相机控制部分的CameraLink接口。