一种图像信息记录仪实现研究

摘要

基于图像信息的记录仪可提供形象直观的数据，在交通事故分析等要求图像记录的场合有着广泛的需求。研究这类记录仪的实现问题具有重要价值。传统的记录仪一般记录的是事故发生时的速度、温度等信息，其记录结果大都都是文本信息，数据不够直观，分析复杂，可用信息较少等特点。本文根据对图像信息记录仪的基本要求，选择可行的软硬件实现方案，以实现图像信息的记录。在设计过程中，广泛查阅了相关资料，对图像应用领域的主流核心处理器方案进行了对比分析，提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的实现方案。
　　 实现图像信息记录必须要解决好图像的采集、存储及存储后的后续处理三个问题。本文中，图像的采集通过将CCD模拟视频信号经SAA7113H解码后，由FPGA控制其存储，关键是保证实时性。本文研究了图像采集的硬件实现，并研究了通过硬件描述语言在FPGA控制实现图像实时采集的方法。记录仪的实现，核心是对数据的保存，特别是装置掉电情况下的保存。作为数字化非易失性存储器的代表FLASH存储器，在存储容量、存取速度、可靠性、价格等方面，和其他非易失性存储器相比，有着较明显的优势，本文对FLASH进行了选型，并针对其读取速度较慢的问题，采用SRAM缓存，研究了FPGA控制实现其数据存储的方法。在对记录后的数据处理中，图像信息显示是将记录仪记录的图像信息直观化的一个重要过程，在本文中采用的是VGA显示方案，其核心为VGA显示控制器的设计，本文根据VGA显示原理及其时序关系设计了VGA显示输出控制模块；为了能够对记录仪中的数掘进行长期保存，本文中采用串口方式将板卡数据传输至计算机进行后续处理，也便于相关部门进行数据备份，供日后使用，其核心是通过FPGA实现UART(Universal Asychronous Receiver/Transmitter)功能，本文设计了一种UART功能模块。
　　 本文最后对整个系统做了相应调试，仿真通过后，最终下载到硬件电路进行调试，结果表明系统达到了图像信息记录的功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究发展现状

1.3本文的主要工作和章节安排

2系统方案设计

2.1图像记录仪实现方案比较

2.2 FPGA原理与开发概述

2.3本文实现的系统方案

2.3.1器件选型

2.3.2系统总体方案

2.4本章小结

3视频解码

3.1 SAA7113H的基本特点和工作原理

3.2虚拟I2C总线接口的实现

3.2.1 I2C总线基本结构

3.2.2 I2C总线器件寻址

3.2.3 I2C总线数据传送时序

3.2.4 I2C总线模块Verilog实现

3.3 SAA7113H初始化

3.3.1 SAA7113H寄存器配置

3.3.2 I2C控制模块I2C_CMD设计

3.3.3下载测试

3.4本章小结

4数据存取实现

4.1 SAA7113H同步控制信号时序

4.2 SRAM时序及控制

4.2.1 IS6ILV25616读写时序

4.2.2实时数据存储信号生成模块设计

4.2.3 SRAM控制器设计

4.3 FLASH时序及控制

4.3.1 K9F2G08UOM基本特点

4.3.2 FLASH控制器设计

4.4数据转存控制器设计

4.5本章小结

5图像显示和数据传输

5.1图像显示

5.1.1显示部分硬件连接

5.1.2显示工作原理

5.1.3VGA显示工作时序

5.1.4 VGA显示控制时序设计

5.2数据传输

5.2.1数据传输硬件连接

5.2.2 UART数据传输协议

5.2.3 UART模块结构设计

5.2.4 UART控制模块设计

5.3本章小结

6系统功能实现与调试

6.1系统功能实现

6.2系统调试

6.3本章小结

7总结与展望

致 谢

参考文献

附 录：A作者在攻读学位期间发表的论文目录