用FPGA实现高速大图像采集系统

Diabloa

用FPGA实现高速大图像采集系统

# r5 E* E9 D9 l  _. |" J9 V随着各种高速长时间物理实验要求的不断提高，系统对高速的数据采集模块的需求也越来越高。在许多特殊应用的场合中，系统也需要对大量突发的数据进行采集处理。用FPGA实现的高刷新率高分辨率图像采集系统，用于船载雷达图像记录。该系统由AD、FPGA、SDRAM组成，AD芯片把雷达提供的以VGA接口方式给出的图像信号转换成数字信号，FPGA控制时序通过整页突 发的模式写入SDRAM中，并提供了后续处理的接口中国船级社规定从2004年开始，在国内和国际航行的船舶中都必须安装船载航行数据记录仪，其中船载雷达图像记录仪是很重要的一部分。船载雷达图像按VGA图像标准输出，其分辨率在640×480～1280×1024之 间 ， 刷 新 率 在60～85Hz之间。目前常见的图像采集系统多是针对复合视频信号的采集，或者是针对CCD图像信号的采集。
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2 u: g) ^! S( z$ S/ \+ ?8 q这些图像采集系统并不能满足雷达图像采集的要求。即使少数针对高分辨率高刷新率图像的采集系统也是以计算机板卡的形式出现，运行时需要一台计算机。
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# N5 T- e/ M2 Y- e目前一些速度高达1GSPS的基于VME总线的数据采集系统，通过4路，每路采集速度高达250MHz的系统实现1GSPS速度的数据采集。但由于该类系统中没有大容量的数据缓存，因此并不能实现高速长时间的数据采集。另外一些系统采用一种基于FPGA，使用多SDRAM作为数据缓存的采集系统。该类系统解决了长时间高速采集的问题，可以对频率为100MHz，16bit 位宽的数据进行采集。但是由于它采用了多个FIFO来降低SDRAM的工作频率，使得该类系统应用在需要严格的数据同步的高速图像采集系统中会出现一些数据难以同步的问题。还有一种PC板卡形式的高分辨率图像采集卡，该系统直接对图像进行压缩后存储，并通过PCI 接口提供给PC，但这种形式既不适合船舶上狭小的空间，也不能满足船舶失事时对数据的保护要求。


本文提出一种高分辨率高刷新率图像采集系统。该系统使用于嵌入式系统中，不仅体积小，还解决了数据保护的问题，可用于船载雷达图像记录系统。该系统可支持对多达4路8bit 位 宽 最 高 采 样 率 达120MHz 的 数 据 通 道 ， 或 者 一 路VGA图像信号，可对采集数据进行长时间采集存储。具体的连续采集时间根据系统所采用的SDRAM容量大小有所变化。该系统还为数据的后续处理提供了ASRAM接口，使得用于缓存数据的SDRAM也可作为后续处理CPU的系统内存。这样既可以提高速据的处理速度，方便后续针对雷达图像的压缩或者识别处理，也节省了资源。

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