基于FPGA的红外图像预处理系统的时序设计

摘要

随着电子技术的不断发展与进步,电子系统的设计方法发生了很大的变化,传统的设计方法正逐步退出历史舞台,而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流.FPGA(Field Programmable Gate Array)是由当今应用最广泛的可编程专用集成电路(ASIC),电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路,从而大大缩短了产品上市时间,降低了开发成本.此外,可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改,这样就极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性. 本文在充分了解FPGA的工作原理,使用方法和VHDL语言设计方法之后,针对红外图像预处理系统设计了该系统的逻辑时序.主要包括了以下几方面:IRFPA(InfraRed Focal P1ane Array)红外焦平面探测阵列的配置信号设计；输入输出数据缓冲模块信号的设计；模拟视频电视信号的设计；下级数字接口时序设计；与DSP接口的中断信号设计；系统需要的一些使能信号的设计.一般的图像处理系统都是利用视频解码器从视频信号中直接分离出其同步和消隐脉冲,以达到系统处理同步的目的.而由于本系统的模拟视频输入信号是非标准的,所以只能利用积分时间信号作为系统同步的基准,达到系统输入输出的同步,满足实时性要求,从而实现了一种新的红外图像预处理系统的同步方案,并且巧妙的运用时间片的方法解决了系统输入输出冲突的问题.经过对所设计的FPGA.时序在红外预处理系统中的实际测试,实现了预期的功能,使红外图像预处理系统的性能达到了实时性、可靠性和稳定性的要求.本文对于利用FPGA设计数字系统具有较好的借鉴意义.

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 FPGA(Field Programmable Gate Array)简介

1.1.1 FPGA的发展概要

1.1.2 ACEX EP1K50简介

1.2红外图像预处理系统介绍

1.3本课题完成的主要任务

第二章FPGA系统设计

2.1 FPGA系统电路设计

2.1.1 FPGA的供电电源设计

2.1.2 ACEX EP1K50的配置电路设计

2.2 FPGA程序总体设计

2.2.1开发平台简介

2.2.2程序开发的基本步骤

2.2.3 FPGA程序的总体设计

2.3本章小结

第三章红外焦平面器件的配置

3.1红外焦平面配置信号的规范定义

3.2 FPA配置信号的程序设计

3.2.1FPA_interface模块设计

3.2.2 INT_BLK模块设计

3.3本章小结

第四章输入FIFO信号模块及使能信号模块设计

4.1 FIFOin_signal模块设计

4.1.1 Aclk信号的设计

4.1.2 PRS12信号的设计

4.1.3 WCLK12和WEN12信号的设计

4.2 clk374_bufferoe_trd模块设计

4.2.1 clk374信号的设计

4.2.2 bufferoe信号的设计

4.2.3 trd信号的设计

4.3本章小结

第五章TV_signal模块的设计

5.1 TV_signal模块设计任务概述

5.2 SYNC和BLANK信号的设计

5.2.1 pix模块的设计

5.2.2 vcnt模块的设计

5.2.3 sync_gene模块的设计

5.2.4 blank_gene模块的设计

5.3 RCLK4信号的设计

5.4 PRS4信号的设计

5.5 SCLOCK信号的设计

5.6本章小结

第六章digital_port模块的设计

6.1 digital_port模块设计任务概述

6.2 REN3_M信号的设计

6.3 Dframe信号和PRS3信号的设计

6.3.1 Dframe信号的设计

6.3.2 PRS3信号的设计

6.4 Dline信号的设计

6.5 Rclk3和Dclk信号的设计

6.6本章小结

第七章fifout_fifoint模块的设计

7.1 fifo_int信号的设计

7.1.1 a_aclk信号的设计

7.1.2 fifo_int信号的设计

7.2 fifout信号的设计

7.3 int_ref信号的设计

7.4选择中断模块的设计

7.5本章小结

第八章结束语

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢