【摘要】：隨著高速圖像傳感器在航空、航天等測(cè)試領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,圖像傳感器的幀頻和分辨率也得到了顯著地提升,隨之而來(lái)的是數(shù)據(jù)量的激增,這對(duì)圖像存儲(chǔ)器帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。為了對(duì)高分辨率、高頻幀的圖像傳感器輸出的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的存儲(chǔ),設(shè)計(jì)了一種基于SATA(Serial ATA)接口的高速圖像存儲(chǔ)器。本文首先根據(jù)存儲(chǔ)器的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)器以Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA(Field-Programmable Gate Array)作為核心處理器,使用Camera Link接口采集工業(yè)相機(jī)輸出的高速圖像數(shù)據(jù),利用DDR3存儲(chǔ)器作為高速緩存解決了海量圖像數(shù)據(jù)的跨時(shí)鐘域傳輸問(wèn)題,結(jié)合FPGA內(nèi)部的GTP高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)了SATA控制器,并將圖像數(shù)據(jù)存入SATA接口的固態(tài)硬盤(pán)之中,克服了傳統(tǒng)高速存儲(chǔ)器體積大、速度慢以及抗干擾能力差的缺點(diǎn),并可以通過(guò)千兆以太網(wǎng)接口將存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的分析與處理。然后,根據(jù)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)以及FPGA邏輯設(shè)計(jì),并且重點(diǎn)介紹了SATA協(xié)議中物理層、鏈路層、傳輸層以及命令層的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。最后,在存儲(chǔ)器系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,使用Chipscope、IBERT等FPGA在線調(diào)試工具,對(duì)SATA鏈路信號(hào)質(zhì)量以及讀寫(xiě)正確性進(jìn)行了測(cè)試,并利用工業(yè)相機(jī)的測(cè)試圖像進(jìn)行圖像回讀顯示測(cè)試。最終測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的高速圖像存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)Camera Link接口輸出圖像數(shù)據(jù)的高速傳輸與存儲(chǔ),存儲(chǔ)速度可以達(dá)到160MB/s,具有一定的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2539529