基于TDICCD空间相机图像模拟源系统设计

空间相机地面检测系统在投入使用之前,必须进行严格的自检功能测试。为了解决测试时与庞大的CCD相机系统对接造成的时间和物力资源浪费问题,本文结合TDICCD空间相机工作原理,设计了一种空间相机图像模拟源系统。本系统通过USB总线进行图像数据的下传,然后经SRAM缓存,并以流水线作业方式下载到FLASH中实现8通道图像数据的固存。并且可实现对相机行频大小、图像大小进行调整的功能,进而模拟不同型号空间相机。实验结果表明,该图像模拟源USB接口的下载速度可达到40 MB/s,空间相机地面检测系统显示的图像与上位机发送的图像一致,无数据丢失和误码的情况。该相机图像模拟源设计灵活,性能稳定可靠,适用范围广。     

基于USB和Camera Link的数据传输系统设计

为了使CCD相机和上位机之间能够进行简单、实时的数据传输,提出一种以USB和Camera Link接口相结合的数据传输系统设计方案。通过FPGA对接口芯片进行控制,使用VHDL语言进行逻辑电路的设计,并采用VC++编写上位机软件。实现由USB接口接收数据,USB或Camera Link接口输出数据。实验表明,设计的系统能够准确、实时地接收控制命令和向上位机发送高速率、大容量的图像数据,可以应用在不同数据传输要求的CCD相机中。     

基于USB2．0和线阵CCD的高速数据采集系统设计

为了解决电荷耦合器件(CCD)图像数据高速采集和实时传输处理问题,设计了一种基于USB2.0的高速CCD数据采集系统.系统采用可编程逻辑(CPLD)实现时序控制和逻辑控制,专用视频信号处理芯片XRD4460实现高速A/D转换;为了保证CCD图像数据高速传输,采用先进先出(FIFO)作为CCD数据流与8051单片机之间的缓存区进行数据缓存,采用CY7C68013接口芯片的GPI接口模式完成控制信号的发送以及实现采集系统与计算机之间的数据高速传输.     

基于USB的天文图像获取及实时处理系统设计

针对某空间目标监视系统的实时目标检测需求,结合所采用CCD相机的接口形式,本文设计并实现了一套基于USB 2.0的高分辨天文图像获取及实时处理系统。首先在深入分析USB 2.0协议的基础上实现了相机数据获取接口,其次结合弱小目标检测算法流程,提出并实现了一种基于DSP＋FPGA的可重构实时信息处理机的硬件实现方案。测试结果表明该设计能实现对复杂环境下低信杂比、低对比度的弱小目标的有效检测,并满足探测系统实时性的要求。     

基于USB3.0的相机实时图像采集和实时显示实现

针对传统相机采用USB2.0或者图像采集卡(CameraLink卡)等接口技术传输图像数据,存在的传输速度慢、应用不方便及应用局限性大等问题,提出一种基于USB3.0的接口技术,实现相机实时图像采集和实时显示.该方法对USB3.0内核的GPIF接口状态机进行编程设计,实现GPIF接口识别帧同步和行同步信号,采用两个Socket Ping-Pong切换来搬运图像数据,再经过DMA通道将数据传送到USB3.0端口,上位机通过多线程和并行排队等候数据包的方法快速取出端口数据,实现图像实时采集和显示.实际证明,该方法可以对不同帧频、不同图像大小的相机实时图像进行采集和显示,且不丢帧和数据,最高数据传输速度可达300 MB/s.     

一种高压缩比的图像采集压缩系统设计

设计了一种以FPGA为控制核心的图像采集压缩系统，采用多接口完成多制式图像的实时采集和处理，通过FPGA完成图像采集和系统逻辑时序控制，DSP完成压缩算法的控制，实现JPEG2000格式的图像压缩，极大地提高了压缩速度和压缩比，最终实现了25倍的压缩率，并且在高压缩比的情况下图像失真率低，通过大量试验证明，该系统稳定、可靠，满足设计要求。     

基于NVMe的超高速多通道遥感相机模拟源设备研制

针对当前遥感卫星电荷耦合器件(CCD)相机幅宽越来越大,速率越来越高,现有相机模拟源设备数据输出带宽不足的问题,提出并实现了一种基于非易失性存储器Express(NVMe)的超高速多通道遥感相机模拟源设备。该设备利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现4组NVMe SSD主机控制器,完成对固态硬盘(SSD)的读写操作;同时利用DMA控制器读取DDR4中缓存数据,数据经封装处理后通过光纤接口输出。实验结果表明：NVMe主机控制器的写平均速率可以达到1.7 GBps,读平均速率达到3.2 GBps。模拟源系统整体存储容量8 TB,对外输出带宽高达80 Gbps,支持8路光纤接口输出。该模拟源具有较强的稳定性及良好的可扩展性,已成功应用在某遥感卫星CCD相机模拟源系统中,为数传等设备的测试以及调试提供了充分保障。     

适于CCD相机图像压缩的位平面编码器

针对目前JPEG2000中最优截断嵌入式块编码器硬件实现效率低且占用大量资源问题,提出一种适于CCD相机图像压缩的位面编码器(BPC)。BPC结构思想是基于数据路径详细分析来获得上下文窗口的。另外,使用自主研发的地面检测设备对采用BPC结构设计的JPEG2000图像压缩系统进行实验。实验结果表明,BPC结构CCD图像压缩系统可以稳定可靠地工作,BPC具有较高的工作性能,工作频率达到75 MHz。压缩系统与传统方法相比较,平均PSNR提高了0.91 dB,非常适于CCD相机的应用。     

基于ADV212的JPEG2000静态图像压缩系统设计

研究了JPEG2000压缩标准及单片实现该标准的专用编解码芯片ADV212,并在分析ADV212的硬件结构及工作原理的基础上,设计了一种ADV212组合Field Programmable Gate Array(FPGA)的静态图像数据压缩电路.其中,系统数据接口采用Universal Serial Bus(USB),FPGA用来实现时序控制和输入输出数据格式的组织,ADV212则进行小波分解和码流组织,以完成图像数据的压缩.利用该系统对标准静态图像的压缩试验表明,系统工作正确可靠,可用于实际图像压缩.     

机载TDI CCD相机高速图像实时存储系统

介绍了用于一种机载TDI CCD相机的高速图像实时存储系统的设计方案。系统中CCD相机图像数据经过数据缓存器缓存后传递给DMA控制器,再经过SCSI协议控制器写入SCSI硬盘中。利用VHDL语言对FPGA芯片编程实现主控制器和DMA控制器功能,从而协调SCSI协议处理器实现数据的存储。经过实验验证,该系统能够满足机载TDI CCD相机的高速图像实时存储要求。     

基于FPGA的高速通信系统研究

介绍了以FPGA为核心基于LVDS接口的高速通信系统。系统通过FPGA将并行输入的信号组成特定的串行帧格式,并用LVDS接口发送。电缆驱动器及接收均衡器芯片用于加强系统远距离数据传送的能力,以保证200m同轴电缆的数据传输。系统使用串行同步方式传输,接收端首先通过时钟恢复芯片从串行数据帧中提取同步时钟,然后接收串行数据帧并恢复原信号。系统灵活性强、稳定性高,单路传输逮度高达120Mb／s。     

一种用于水下测试的可扩展高速固态存储系统设计

针对水下测试数据采集的高速、可靠性等存储要求,本文设计了一种可扩展高速固态存储系统。系统固态存储单元使用FPGA控制FLASH构建存储阵列,同时结合DDR技术和流水线设计相结合的方法来提高其存储速度。系统接口采用用于高速数据传输的FMC接口,其具有多对吉比特接口信号引脚,结合板间高速视频数据的传输使用FPGA高速串行接口技术（Aurora协议）,使系统能扩展多个存储BANK。实验结果表明该系统能可靠的提高系统的存储速度和容量存储并不丢失数据。     

RS422-USB接口转接装置的设计与实现

设计的装置实现RS422接口和USB接口的转接,采用FPGA作为连接RS422接口与USB接口的控制单元,对数据进行串并转换和两种接口数据传输速率匹配;转接装置采用USB单片机CY7C68013作为数据按照USB协议转换的单元,实现FPGA通过CY7C68013与PC机的双向通信。下面阐述转接装置的原理,并附有数据测试结果     

基于USB＋LVDS的FPGA远程测试系统

针对恶劣环境下测试FPGA工作性能的需要,本文提出了一种基于USB接口和LVDS传输的FPGA远程测试系统的设计方案,它以Cypress公司的CY7C68013单片机作为USB接口,采用TI公司的SN65LVDS3x传输芯片作为LVDS远程接口,能够对被测FPGA进行远程在线配置,并分别使用Jungo WinDriver和Borland Delphi设计了与之配套的设备驱动程序和数据采集程序。实验结果表明,整个测试系统具有结构简单、界面友好、性能稳定、传输距离远等优点,为测试FPGA在特殊环境下的工作性能提供了一种有效的实验手段。     

基于FPGA的CPCI高速读数接口设计

针对提高读数测试设备实时准确接收、处理高速数据能力的问题,研究了基于FPGA的CPCI总线接口及LVDS高速数据接口。 CPCI总线接口和LVDS高速数据接口相结合,既提高了系统的处理速度,又满足了数字信号处理的实时性。经过大量的试验验证,该高速读数接口能够准确接收并实时处理大量的高速数据,具有很高的可靠性,并且已经应用到了实际工程当中。     

基于FPGA的Cameralink高通量数据交互研究北大核心CSCD

针对目前高速科研相机的常用Cameralink视频信号传输接口需专用数据采集卡连接到计算机导致系统灵活性不够的问题,提出一种基于FPGA的Cameralink接口Deca模式下高通量数据实时交互处理方案。硬件上利用编解码芯片完成Cameralink接口的数字图像采集和转换,输出LVDS信号。软件设计采用异步FIFO完成数据缓存及转换,解决跨时钟域的时序匹配疑难。FPGA设计结合Cameralink接口最大通量数据传输协议80 bits模式10 tap/8bit格式准确数据交互。通过Modelsim仿真验证及实物测试,结果表明在sCMOS相机满帧全速2048×2048@100 fps最大85 MHz下,FPGA与Cameralink接口的高通量数据准确控制,并向下兼容Base、Medium及Full模式。具备很高灵活性及应用价值。     

空间遥感仪器便携式数据采集试验系统研究

为了对空间遥感数据进行方便可靠地实时传输、存储,研究了空间遥感仪器便携式数据采集试验系统。该系统选用XILINX公司的VirtexⅡPRO系列FPGA作为数据处理和控制中心,完成数据存储控制、数据传输控制和数据处理。FPGA根据硬件要求控制系统工作在脱机存储和联机传输两种方式上,存储器件选用基于FLASH结构的电子硬盘,电子硬盘具有防震、轻便、简单的优势,可以满足数据的便携式传输要求,数传方式上选用光纤和LVDS接口作为系统的数据输入端,上位机通信端采用USB总线和以太网技术,增强系统的通用性。经试验验证联机方式下系统数据传输速率可达48Mbyte/s,脱机存储速率可达35Mbyte/s。     

基于FPGA和ADV212的图像实时压缩系统设计

设计了一种基于FPGA和ADV212为核心的图像数据实时压缩系统。该系统采用LVDS传输图像数据,利用FPGA为主控单元完成图像数据的接收,以及对ADV212的模式配置,数据写入,读取并把压缩数据实时上传到上位机,经过实际测试,该系统处理速度高,压缩较好,失真度小,具有较高的实用价值。     

基于FPGA的高速图像传输系统设计

提出一种多相机的高速图像传输方法,以克服目前采用LVDS方式进行长距离图像传输技术存在的所需线缆数量大、同时需要进行数据中继、系统的复杂度高的缺陷。系统采用FPGA为主控制器,将接收到的高速相机发出的LVDS格式图像数据转换成TTL信号,并分别输入到指定的存储区中。将相应存储区中的图像数据进行打包处理,送入RocketIO中转换为高速串行数据后,利用光纤进行远距离传输。实验表明,该方法在1.6 Gbps的传输速率下,传输数据量为32 Gbit时,误码数为零,且系统设计简单、性能优良,具有较强的可扩展性。     

基于H.264编码算法的高速CCD视频压缩系统设计

为了满足航空大面阵CCD相机视频数据高速、实时传输和存储的要求,本文设计了一种基于H.264视频编码算法的压缩系统。整个压缩系统分为CCD前端、视频压缩、视频显示、视频压缩码流存储以及压缩分析单元,视频压缩单元采用高性能视频专用DSP处理器TMS320DM642,软件平台采用在CCS3.1上使用C语言实现H.264压缩算法。为了使压缩算法高效快速的运行,本文使用了DSP/BIOS资源来管理软硬件工作。 为了高速交互数据,采用了EDMA高速搬运数据策略,进而保证了数据实时传输的需要。实验结果表明,本文提出的压缩系统可以稳定正常的工作,具有良好压缩性能,在压缩比40:1~10:1范围内,平均信噪比高于35dB,满足了航空CCD相机应用的需求。