基于NiosⅡ的遥测图像数据采集转发系统的设计

摘要

随着遥测遥感采集技术的迅速发展，大批量采集数据的有效传输已经成为当前无线遥测领域研究的热点问题。本文设计了一种基于 NiosⅡ嵌入式处理器的遥测图像数据采集转发系统，实现了高速遥测图像数据的实时接收存储和有效转发。
　　本文是在航天某项目“遥测图像采集转发装置”的支持下，围绕遥测图像采集系统中图像数据的传输、接收、存储和转发展开研究。综合基于FPGA的SOPC技术的发展现状，提出了采用嵌入式处理器 NiosⅡ作为主控制器的系统设计方案。研究了LVDS高速数据传输和PCM数据转发接口的通信情况，实现了遥测图像的实时接收和连续转发。结合实际数据存储应用要求，研究了大容量高速PSRAM的存储特点，采用了并行位宽扩展的数据存储方式，实现了高速图像数据的大容量缓存。在系统核心逻辑设计中采用了SOPC技术的NiosⅡ处理器作为整个系统的主控制器，负责系统遥测图像数据的处理。通过了解 SOPC技术的发展现状，详细研究了嵌入式处理器 NiosⅡ的框架结构，在分析了Avalon总线接口规范的基础上，完成了SRAM控制接口的自定义实现。系统按功能组成采用了模块化的设计思想，数据接收模块负责接收LVDS数据，嵌入式处理器NiosⅡ负责整个系统的数据处理和控制，数据转发模块负责PCM数据转发。
　　本系统针对LVDS数据传输，PSRAM数据缓存和基于FPGA的嵌入式系统控制进行了详细的讨论，给出了系统测试的流程，成功的完成了遥测数据的接收、存储和转发功能。测试结果表明系统工作稳定，性能可靠，具有一定的实用性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1．绪论

1.1研究背景及意义

1.2片上可编程系统的现状

1.3研究内容与论文安排

2．系统方案设计

2.1系统技术指标

2.2 LVDS传输设计

2.3基于NiosⅡ的片上系统设计

2.4系统方案分析与设计

2.5本章小结

3．系统硬件电路设计

3.1 SOPC硬件系统的构建

3.2数据缓存分析及电路设计

3.3数据转发接口设计

3.4电源模块设计

3.5测试台电路设计

3.6 本章小结

4．系统软件设计及关键技术分析

4.1 NiosⅡ软核程序设计

4.2软核外围逻辑设计

4.3测试台软件设计

4.4 SOPC关键技术应用

4.5数据处理技术分析

4.6本章小结

5．系统测试与结果分析

5.1系统测试方案

5.2系统功能测试流程

5.3测试结果与验证

5.4本章小结

6．总结与展望

6.1论文工作总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果

致谢