基于IEEE 1394总线的高速相机数据传输方案设计

摘要

人类从外部环境所获取的所有信息中，视觉信息大约占80％。为满足人们对图像质量越来越高的要求，图像传感器的像素点数不断增加，响应速度不断提高，这为图像数据的传输增加了困难。
　　 本文采用的高速相机输出数据为两路160Mb/s的串行数据，每秒8000帧图像，每帧2048个有效像素。针对该相机的特点，本文采用IEEE1394总线的方式将图像数据传输到电脑的方案设计，并进行了相关的硬件设计和调试。
　　 本文首先介绍了IEEE1394总线的技术特点，包括总线的寻址、拓扑结构、电气特点等，而后对异步传输和等时传输流程进行了详细的说明，并对IEEE1394总线规定的各种标准数据包格式做了分析和说明。
　　 硬件电路设计是本文的重要内容，本文采用FPGA、TI公司的链路层控制器TSB12LV32和物理层芯片TSB41AB1设计1394终端设备，通过6芯电缆与上位机的1394数据采集卡相连接，组建1394总线通信网络。
　　 最后对硬件程序的设计和调试进行说明，包括相机数据的接收、链路层控制器的访问程序、异步数据的接收和发送、链路层控制器DM端口数据发送等内容。结合GRF和ATF的数据包格式，文章对上位机读取配置ROM和1394终端设备发送配置ROM信息过程做了说明。文中使用状态机来控制各部分电路，完成了部分实验内容。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 机器视觉

1.1.1机器视觉简介

1.1.2机器视觉的现状及发展

1.2本课题的意义和目的

1.3本文的主要研究内容和篇章结构

第二章 IEEE 1394总线简介

2.1 概述

2.2 IEEE 1394总线物理及电气特性

2.2.1电气参数和接口

2.2.2传输信号

2.3 IEEE 1394总线拓扑结构

2.3.1节点和模块体系

2.3.2拓扑结构

2.3.3寻址

2.3.4配置ROM

2.4 IEEE 1394总线的协议结构

2.4.1事务层

2.4.2链路层

2.4.3物理层

2.5 IEEE 1394总线的通信模型及服务

2.5.1 异步传输

2.5.2等时传输

2.6 IEEE 1394总线的数据包

2.6.1物理层数据包

2.6.2主数据包

2.6.3确认数据包

2.7本章小结

第三章1394终端设计

3.1系统设计方案

3.2链路层控制器介绍

3.3物理层芯片介绍

3.4上位机1394转接卡

3.5基于FPGA的硬件设计基础

3.5.1硬件描述语言简介

3.5.2硬件描述语言的特征

3.5.3硬件描述语言的设计流程

3.5.4 FPGA简介

3.5.5 Lattice公司ECP2系列FPGA芯片简介

3.5.6 Lattice公司FPGA开发软件ispLEVER简介

3.6本章小结

第四章VHDL程序设计

4.1 概述

4.2高速相机接口

4.3 TSB12LV32接口程序

4.3.1 TSB12LV32读写程序

4.3.2初始化

4.3.3数据显示

4.3.4主状态机设计

4.4数据包的接收与发送

4.4.1读配置ROM数据包的接收

4.4.2配置ROM的发送

4.4.3相机数据的发送

4.5调试过程出现的问题及分析

4.6本章小结

结论

参考文献

致谢