面向IC封装设备应用的嵌入式图像处理系统硬件设计

摘要

IC产业是国民经济的基础性和战略性产业,其技术水平和产业规模是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。IC封装设备是IC制造的重要设备之一,其技术水平直接影响整个IC产业发展趋势。目前,我国已经逐步成为全球IC制造中心,在IC封装技术领域取得了快速发展,但与美、日、韩、欧洲等主要IC封装设备生产国家相比,我国尚未完全掌握IC封装设备的关键技术。
　　机器视觉定位技术已经成为IC封装设备领域的一项核心技术,直接影响了IC封装设备性能指标。目前,IC封装工艺发展出现微型化、高密化以及高速化趋势,传统视觉系统已经无法满足IC封装设备发展需求。因此,研制集图像采集、传输和处理为一体的低成本、高速高精视觉定位专用嵌入式相机已经成为高端IC封装设备研制的关键。
　　本论文针对IC封装设备的高速视觉定位、检测关键技术问题,开展了嵌入式视觉硬件系统设计。主要研究内容包括:完成了功能需求分析、硬件方案总体设计、芯片选型;图像处理系统硬件电路原理图设计;PCB板设计制版,图像的采集及其他的硬件系统调试。其中硬件原理图设计包括:CameraLink图像数据采集接口电路原理图设计、FPGA采集电路设计、FPGA系统JTAG与CLOCK电路设计、FPGA系统FLASH电路以及DDR3电路设计、EMIF接口电路设计、FPGA与DSP高速通讯设计等。
　　本论文取得的主要研究成果包括:实现多核DSP6678+FPGA嵌入式高速图像处理方案、用FPGA来实现图像的预处理算法、用DSP来实现图像处理算法、DSP与FPGA之间SRIO高速通信。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容及目标

1.5 论文章节安排

2 图像处理系统硬件方案设计

2.1 功能需求分析

2.2 硬件方案总体设计

2.3 DSP与FPGA芯片型号的选取

2.4 FPGA与DSP互联方案设计

2.5 硬件系统性能预估

3 图像处理系统硬件电路设计

3.1 电源模块设计

3.2 图像数据采集模块设计

3.3 基于FPGA的预处理器模块设计

3.4 基于DSP的主处理器模块设计

3.5 FPGA与DSP高速通讯设计

4 高速PCB板设计和DSP算法研究

4.1 高速系统设计概述

4.2高速电路设计的技巧

4.3 高速电路设计面临的问题

4.4 DSP多核并行计算的研究

5 图像处理系统调试与分析

5.1 硬件调试

5.3 边缘提取算法在硬件上的实现

5.4 调试中遇到的问题及解决方法

6 工作总结与展望

致谢

参考文献