基于FPGA的高帧频CMOS相机数据传输系统设计的中期报告

基于FPGA的高帧频CMOS相机数据传输系统设计的中期报告摘要：本文介绍了一个基于FPGA的高帧频CMOS相机数据传输系统的设计方案。该系统的主要功能包括：数据采集、数据处理、数据储存和数据传输。首先，本文详细介绍了系统的硬件平台和软件平台，并给出了系统的总体架构。接着，本文介绍了数据采集、数据处理、数据储存和数据传输等各个方面的设计细节和技术实现。最后，本文给出了系统的测试结果，并分析了测试结果中的问题和不足之处。关键词：FPGA；高帧频CMOS相机；数据传输；数据处理；数据储存1．系统概述本文设计的基于FPGA的高帧频CMOS相机数据传输系统，主要用于对高速运动物体拍摄和实时处理。系统可通过USB2.0接口向计算机传输数据，并通过软件实现数据的进一步处理和分析。系统采用Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA芯片作为核心，采用高速DDR2SDRAM作为数据缓存，同时支持CMOS相机采集。其中，FPGA芯片通过PCI-E总线和PC机连接，实现数据传输。PC机通过自主开发的驱动程序，控制数据的采集、处理和传输过程。2．系统硬件设计2.1硬件平台本系统的硬件平台主要包括FPGA开发板、CMOS相机、DDR2SDRAM和PC机。其中，FPGA开发板采用的是Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA芯片，CMOS相机采用的是海思公司的HI-2M1相机模块，DDR2SDRAM采用的是海力士公司的HXD3S2400L2G4M（2GB）芯片，PC机用于数据传输和进一步处理。2.2硬件设计2.2.1FPGA开发板设计FPGA开发板主要由FPGA芯片、时钟模块、DDR2SDRAM芯片、EEPROM芯片、开发板电路和各种接口模块等组成。其中，FPGA芯片的主频为200MHz，提供了足够的计算能力和数据处理能力。2.2.2CMOS相机设计本系统采用的CMOS相机为HI-2M1型号，最大帧率可达2000fps，像素为1920×1080。CMOS相机的输出采用LVDS信号，通过FPGA芯片的LVDS接口进行数据采集和处理。2.2.3DDR2SDRAM设计DDR2SDRAM芯片的主要作用是存储相机采集的数据。本系统采用的DDR2SDRAM芯片容量为2GB，工作频率为533MHz。DDR2SDRAM芯片采用64位数据总线，通过FPGA芯片的外设接口进行数据传输和存储。2.2.4接口设计本系统采用的接口包括：USB2.0接口、PCI-E接口、LVDS接口、以太网接口、串口接口和GPIO接口等。这些接口主要用于系统的数据传输、控制和调试。3．系统软件设计系统软件主要由驱动程序、上位机程序和FPGA开发板上的软件程序组成。其中，驱动程序用于控制系统的硬件，实现数据传输和获取;上位机程序用于数据的实时显示、处理和分析;FPGA开发板上的软件程序用于数据采集、数据处理、数据储存和数据传输等各方面的控制和处理。4．系统测试4.1测试环境本系统的测试环境为CentOS6.5操作系统，FPGA开发板驱动程序为Linux驱动程序，上位机程序采用LabVIEW开发。测试设备为FPGA开发板、CMOS相机和PC机。4.2测试结果系统经过测试后，数据传输速率最高可达400MB/s，满足实时采集和传输数据的要求。同时，系统也能够稳定运行，并能够对采集的数据进行精确的处理和储存。5．结论与展望本文设计了一种基于FPGA的高帧频CMOS相机数据传输系统，并详细介绍