基于FPGA和PCI接口的图像采集压缩卡设计

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1、长春工业大学硕士学位论文基于FPGA和PCI接口的图像采集压缩卡设计姓名：佟大鹏申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：林志琦20070301长春工业大学硕士学位论文摘要随着数字图像处理的应用领域不断扩大，实时处理技术成为研究的热点。VLSI技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。其中FPGA(现场可编程门阵列)的特点使其在图像采集和处理方面的应用显得更加经济、灵活、方便。本文设计了一种以FPGA为工作核心，并实现了PCI接口的图像采集压缩系统。整个系统采用了自顶向下的设计方案，先把系统分成了三大块，即图像采集、PCI接口和图像压缩，然后分

2、别设计各个大模块中的子模块。首先，利用FPGA对专用视频转换器SAA711lA进行控制，因为SAA711IA是采用IzC总线控制的，本系统利用VHDL语言的描述在FPGA芯片中模拟了12C总线模块，从而完成了对SAA711IA的控制，并通过设计图像采集模块、读／写数据模块、总线管理模块等，实现把标准的模拟视频信号转换成数字视频信号并采集的功能。其次，在了解PCI规范的前提下，深入地分析了PCI时序和地址配置空间等，设计了简化逻辑的状态机，并用VHDL硬件描述语言设计了程序，完成了简化逻辑的PCI接口设计在FPGA芯片内部的实现，达到了33MHz、32位数据宽度、支持

3、猝发传输的PCI从设备模块的接口功能，与传统的使用PCI专用接口芯片来实现的PCI接口比较来看，更加节约了系统的逻辑资源，降低了成本，增加了设计的灵活性。再次，设计了WINDOWS下对PCI接口的驱动程序。驱动程序可以选择不同的方法来完成，当然每个方法都有自己的特点，对几种主要设计驱动程序的方法作以比较之后，本文选择了使用DRIVERWORKS工具来完成。通过对配置空间的设计、系统端口和内存映射的设计、中断服务的设计等，用VC+十语言编写了驱动程序。最后，考虑到增加系统的实用性和完备性，还填加设计了图像的压缩部分。这部分需要完成的工作是在上述系统完成后，再额外地把采

4、集来的视频数据通过另一路数据通道按照一定的格式压缩后存储到硬盘中。本系统中，这部分设计是利用Altera公司提供的IP核来完成压缩的，同时还用VHDL语言在FPGA上设计了IDE硬盘接口，使压缩后的数据存储到硬盘中。关键词：FPGAPCI接口图像采集图像压缩WINDOWS下驱动长春工业大学硕士学位论文一AbstractWiththeextendingcontinuouslyoftheappliedfieldofthedigitalimageprocessing，thereal-timeprocessingtechnologybecomesstudyinghotspo

5、t。ThefastdevelopmentoftheVLSItechnologyhasprovidedhardwarefoundationfordigMimagereal-timeprocessingtechnology．Amongthem，thecharacteristicofFPGA(Field-ProgrammableGateArray)nⅡ岫theapplicationinimagecollectingandprocessingappeartObemoreeconomic，。flexibleandconvenient．’Inthispaper，wedesign

6、andcan'youtakindofimagecollectingandcompressingsystemwhichtakestheFPGAastheworkcoreandaccomplishedPCIinterface．Thesystemhasadoptselfthetopdownwarddesignplall，firsthasdividedsystemintothree，themoduleinbeingthattheimagecollects，thePCIinterfaceandtheimagecompress，andthendesignrespectively

7、submodulesoneby’one．Firstly,makeuseofFPGAtobeinprogresstOspecialusevideofrequencyconverterSAA7111Aunderthecontrolof,systemhasmadenseofcapitaltOwriteVHDLlanguageinFPGAhavingsimulatedtheI℃busmodule．hasaccomplishedcontrollingtO·SAA71llAthereby，hasbecomeandthefigurevideofrequencysi耐andth