面向机器视觉的嵌入式系统开发

摘要

现代计算机技术正在高速地发展，人们对机器视觉设备的智能化程度要求越来越高，但是对于当前传统的机器视觉控制系统结构复杂、庞大，使得系统在由于体积导致的额外成本及系统整体架构复杂度方面的开销大大增加，系统的集成度很低，安装布置在生产线上极为不方便。而对于以智能相机为代表的嵌入式机器视觉系统的特点则是灵活性低，它无法实现复杂的高精度算法，在数据处理方面存在缺陷。
　　本文研究了Intel的Chief River平台的系统架构，对产品的设计指标进行了详尽地分析，然后设计了基于Chief River架构系统的各个主要功能单元模块以及芯片的选型，着重设计了系统中POE功能单元，重点完成了系统电路原理图的设计以及元器件的选型与封装，对应原理图设计了PCB的层叠结构与元器件的布局布线，最后对系统的信号完整性与电源完整性进行仿真分析，对系统设计中存在的电磁兼容问题，例如信号的振铃、反射、串扰、同步开关噪声等问题提出了具体的解决方案。通过利用仿真软件HyperLynx对系统进行仿真分析验证，串扰强度报告表明串扰均小于150mV，满足设计要求。对电源层面的仿真分析表明压降均小于5%，满足压降标准要求。电磁辐射仿真分析所测得的电场强度均低于FCC标准和CISPR标准的Class A和Class B限值，仿真结果表明整套视觉系统是完全符合设计性能指标要求的。

目录

第 1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 嵌入式系统的总体设计

2.1 系统结构框架

2.2 系统功能介绍

2.3 系统工作环境与运行功耗

2.4 本章小结

第3章 系统功能单元设计

3.1 处理器单元设计

3.2 芯片组单元设计

3.3 嵌入式控制单元设计

3.4 电源单元设计

3.5有源以太网控制器单元设计

3.6 本章小结

第4章 信号完整性分析与PCB设计

4.1 信号完整性分析

4.2 系统高速信号完整性分析

4.3 电磁兼容

4.4 系统的PCB设计

4.5 元器件布局布线

4.6 本章小结

第5章 仿真与分析

5.1 整板分析与串扰强度报告

5.2 HyperLynx电源完整性仿真分析

5.3 电磁辐射仿真结果分析

5.4 DDR3信号完整性仿真

5.5 输入/输出信号仿真测试

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

附录1 CPU核心电压电路原理图

附录2 末端跨接法电路

附录3 TPS23861控制电路

附录4 POE千兆网卡设计电路图