基于GigE协议图像传输系统实现

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1、硕士学位论文基于GigE协议图像传输系统实现IMPLEMENTATIONOFIMAGETRANSMISSIONBASEDONGigEPROTOCOL刘睿哈尔滨工业大学2018年06月国内图书分类号：TN47学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于GigE协议图像传输系统实现硕士研究生：刘睿导师：肖立伊教授申请学位：工程硕士学科：集成电路工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN47U.D.C:621.3Dissertationfort

2、heMasterDegreeinEngineeringIMPLEMENTATIONOFIMAGETRANSMISSIONBASEDONGigEPROTOCOLCandidate：LiuRuiSupervisor：Prof.XiaoLiYiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：IntegratedCircuitsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferr

3、ing-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要图像是人类感知世界的视觉基础，是我们获取、表达和传递信息的重要载体。图像信息的获取和处理无疑是人工智能技术的重要组成部分。人们对图像传输处理的实时性，可靠性以及传输距离等方面有着不同程度的需求。在此背景下，国际自动化成像协会提出和制定了一种基于千兆以太网通信协议的相机接口标准：GigEVision协议。GigEVision协议是由GVSP（数据流协议）和GVCP（控制协议）两大部分组成，它是基于TCP/IP中的UDP协议，蕴

4、含着改善UDP缺少握手确认的机制；当前，该协议主要是作为一种接口标准应用于对实时性要求极高的场合，因而一般不实现图像报文丢失后重新找回报文的存储机制。本文使用FPGA（现场可编程门阵列）设计和实现了该协议的数据流协议部分，按电路功能可大致分为图像采集预处理电路、图像存储并重发的控制器电路、网络报文解析电路以及与控制协议的通讯接口模块电路四大部分。本文首先分析了各部分模块的功能需求，根据模块的功能进行了详细的逻辑设计；为了实现重新找回丢失的图像报文的功能，改善UDP协议缺少握手机制的缺陷，本文围绕SDRAM存储芯片设计和实现了基于数据流协议的存

5、储接口电路及其接口控制器电路，提高图像传输质量；同时，通过对该存储控制器的电路结构优化设计后，可节省大约32768bit的片上存储资源。在使用FPGA实现网络报文解析电路获取主机的物理地址、提供PING（探听网络是否通畅）服务和提取出控制报文的功能基础上，本文设计并实现了动态主机配置协议，使设备能够向服务器自动申请本地IP地址，进而向局域网内的任一主机或服务器传输数据；在提取出控制报文后，通过串行外围设备接口通讯协议将其传递给微处理器系统解析，因此本文设计和实现了与微处理器系统进行信息交互的接口电路以及寄存器信息集中配置模块，使得微处理器系统

6、能够实时获取和控制数据流系统的各项信息。本文设计的数字逻辑电路在摄像头MT9P031、FPGA（EP4CE15F17C8），SDRAM（H57V2562GTR），网口芯片（RTL8211EG）的硬件环境和小兵以太网测试仪、WIRESHARK抓包软件,QUARTUSII、SIGNALTAP软件环境中通过了测试。关键词：GigE协议；数据流协议；现场可编程门阵列；图像传输；存储控制器-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractImagehaslongbeenregardedasafundamentalmediumforhumanstope

7、rceivetheworld.Thereisnodoutthatthewayoftransmissionandprocessofimagedataisanimportantpartofartificialintelligencetechnology.Intheindustrialproductionactivities,peoplehavedifferentdegreesofdemandsonthereal-time,reliabilityandtransmissiondistanceofimagetransmissionprocessing

8、.Underthisbackgroud,theInternationalAssociationofAutomationImagingproposedanddevel