基于NiosⅡ软核处理器的遥测图像采集存储系统的设计与实现

摘要

遥测是指对相隔一定距离的对象的参量进行检测，并把测量结果存储或下传给接收设备的一种测量技术。而基于这种技术所形成的系统就称为遥测系统。遥测系统的目的是为了能够及时完整的掌握各种遥测参数，遥测设备的性能极为关键。
　　图像遥测系统是集图像采集、存储、传输为一体的遥测处理系统，为记录不同时段遥测对象现场状态提供了一种更为直接的方法。
　　本课题“图像采集存储系统”就是要设计一种可以实现高速处理数据同时又有大容量的遥测图像采集存储设备，以弥补遥测系统在数据处理速度和存储容量上的不足。该系统由视频图像采集单元、图像存储单元、无线射频单元和数据读取单元四个部分组成。图像采集部分主要由ADV7180和FPGA构成，将CCD图像传感器的PAL制视频信号转换成数字信号。图像存储部分主要由Flash和FPGA构成，记录视频图像数据。无线射频部分主要由nRF24L01和FPGA构成。为了快速读取存储的图像数据，系统设计还包括USB2.0接口，可以快速读取Flash中的数据。
　　整个系统设计中采用Altera公司的第二代Nios II软核处理器为核心，结合其丰富的IP内核，利用单片FPGA实现了图像的采集和存储。
　　本设计完成了系统硬件、FPGA的程序和系统软件的设计，并对系统进行了调试，设计完全满足要求。

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1. 绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 图像采集的国内外发展现状

1.3 课题研究的意义

1.4 本文的主要工作及论文安排

本章小结

2. 系统硬件方案设计

2.1系统设计技术指标

2.2 系统图像数据采集单元的方案设计

2.3 射频单元选取

2.4 图像数据缓存和存储单元的选取

2.5 系统图像数据通信接口的选取

2.6 系统总体设计方案

本章小结

3．系统硬件实现

3.1图像采集单元的硬件实现

3.2 无线单元的硬件设计

3.3 通信接口的设计实现

3.4 Flash控制器的设计实现

3.5 其它相关功能单元的设计实现

本章小结

4.系统Nios II软核处理器的程序设计实现

4.1 SOPC技术简介

4.2 Nios II程序设计

本章小结

5.实验结果与分析

5.1 图像输入端关键信号的检测

5.2. ADV7180结果测试

5.3. 亮度信号提取和色彩空间转换

5.4. 图像数据读数软件

本章小结

6. 结论与展望

6.1 论文的主要研究内容及结论

6.2 论文工作展望

附 录1

附 录2

附 录3

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