一种高分辨率视频图像处理系统的数据流控制设计实现

摘要

图像处理作为一种重要的现代技术，已经在通信、航天航空、遥感遥测、生物医学、军事、信息安全等领域得到广泛的应用。　 　本文设计了一种基于PCI总线，以FPGA为处理核心的可实时采集高分辨率(1024*768@30HZ,或更高)视频图像并进行高速处理的图像处理系统。文章给出了一种高分辨率图像处理卡的系统实现方案，重点研究了该视频图像处理卡中影响系统实时处理速度的数据流控制关键技术(PCI接口控制、基于FPGA的外部存储器高速读写控制、I2C配置、数据DMA传输、PC-FPGA交互通信等)。验证结果表明，本文所述的数据流控制设计可以方便的应用在基于PCI总线的高分辨率图像实时处理系统中，并能有效完成I2C配置、图像处理参数表数据下载、PC-FPGA交互通信，FPGA对DDR-SDRAM高速读写控制等系统数据流控制功能。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章引言

1.1课题研究背景、目标和意义

1.2本文的主要内容

1.3作者的主要工作

第二章视频图像处理卡的系统方案介绍

2.1图像处理系统的方案介绍

2.1.1一般图像处理系统组成

2.1.2本课题设计的图像处理系统组成

2.2图像处理卡的设计方案介绍

2.2.1图像处理卡总体方案

2.2.2系统中数据流介绍

2.2.3数据流控制关键技术分析

2.2.4系统使用的芯片简介

第三章FPGA技术和Verilog语言介绍

3.1 FPGA简介

3.2硬件描述语言Verilog简介

3.3多种EDA工具的FPGA协同设计

第四章系统PCI接口设计与控制实现

4.1 PCI总线简介

4.1.1 PCI总线信号的定义

4.1.2 PCI总线命令

4.1.3 PCI的配置空间

4.1.4 PCI的编址

4.1.5 PCI总线数据传输

4.1.6 PCI总线仲裁机制

4.2 PCI总线接口的设计实现

4.2.1 PCI总线接口芯片CY7C09449简介

4.2.2 PCI接口的设计实现

4.3 CY7C09449的局部总线控制器的设计实现

4.3.1局部总线控制器总体设计框图

4.3.2控制器各模块设计说明

4.3.3局部接口控制器的使用及仿真

第五章DDR SDRAM研究及其控制设计实现

5.1 DDR SDRAM研究

5.1.1 DDR SDRAM管脚分类

5.1.2 DDR SDRAM的特性

5.1.3 DDR SDRAM常用操作说明

5.2基于FPGA的DDR SDRAM控制器设计

5.2.1控制器总体设计框图和外部接口信号说明

5.2.2控制器各模块的设计

5.3 DDR-SDRAM控制器的使用及仿真时序

5.3.1控制器1使用及仿真时序

5.3.2控制器2使用及仿真时序

第六章系统的PC控制功能设计实现

6.1 12C配置功能的设计实现

6.1.1 12C总线介绍

6.1.2 12C配置的实现

6.2 CY7C09449的LBUSCFG寄存器配置

6.3图像转换参数表数据DMA传输实现

6.4 PC-FPGA的MAILBOX交互通信实现

第七章数据流控制技术的应用

7.1系统中的数据流控制分析

7.2数据流控制技术的应用及仿真

7.2.1应用注意要点

7.2.2数据流控制技术在系统中的应用

7.2.3仿真结果

7.3在大视场中的应用

7.3.1大视场系统介绍

7.3.2应用结果

第八章结束语

参考文献

致谢

附录

个人简历、研究工作及发表论文