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基于DSPFPGA的圖像處理電路板硬件設(shè)計(jì)

資 源 簡(jiǎn) 介

波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號(hào)處理和運(yùn)算的核心,隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展,波前傳感器的采樣頻率越來(lái)越高,這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中,對(duì)CCD傳來(lái)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步,也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性,那么后續(xù)的處理過(guò)程都無(wú)從談起。因此,研制高性能的圖像處理平臺(tái),對(duì)波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國(guó)內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r,接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型,并通過(guò)分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn),提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng),發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢(shì),能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能,同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件,接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問(wèn)題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上,在制作PCB電路板的過(guò)程中,針對(duì)高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問(wèn)題,詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性問(wèn)題,包括反射、串?dāng)_等,說(shuō)明了高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性問(wèn)題及其解決方法,進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì),包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì),介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序,重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測(cè)試及調(diào)試流程,并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有:實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度,在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理算法程序,保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn);性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。

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