基于PXI总线和LVDS技术的高速图像采集系统的设计与实现.pdf

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1、2011年第4期工业仪表与自动化装置·31·基于PXI总线和LVDS技术的高速图像采集系统的设计与实现倪亮，杨长林，刘延飞，杨铁阡(第二炮兵工程学院，西安710025)摘要：针对现代化生产和科学研究图像传感器采集数据量大、要求传输速度快等特点，提出了一种基于PXI总线和LVDS高速图像采集系统。介绍了系统的总体结构，重点阐述了各部分的功能实现，对图像数据传输的乒乓操作进行了系统仿真，并对系统整体功能进行了测试。仿真实验证明，系统具有稳定的图像数据采集和高速传输能力，能够满足工程需要。关键词：LVDS技术；PXI总线；乒乓操作；FPGA；高速数据中图分类号：TP

2、274文献标志码：A文章编号：1000—0682(2011)04—0031—03Designandimplementationofhigh-speedimageacquisitionsystembasedonPXIbusandLVDStechnologyNILiang，YANGChanglin，LIUYanfei，YANGTieqian(TheSecondArtilleryEngineeringCollege，Xi'an710025，China)Abstract：Thispaperpresentedahigh—speedimageacquisitionsyst

3、embasedonPXIbusandlowvoltagedifferentialsignaling(LVDS)technology，withthecharacteristicsofmassdata，high—speedofda—taacquisitioninthefieldofmodemtechnologyandscientificresearch．Itexpatiatedthewholeframe，andemphasizedthedesignandimplementofthesystem．ItsimulatedthePing—Pongoperationofi

4、magedatatransmission，andtestedtheperformanceofthesystem．Theresultsoftestindicatethatthehigh—speedimageacquisitionsystemhasgoodabilityofacquisitionandtransmission，itcansatisfiedtheengineeringapplieddemand．Keyword：LVDStechnology；PXIbus；Ping—Pongoperation；FPGA；highspeeddata0引言1LVDS技术简介

5、具有开放性、模块化特点的PXI规范将主流LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling)即低电的PCI计算机技术、丰富的MicrosoftWindows软件压差分信号，该技术的核心是采用极低的电压摆幅以及成熟的CompactPCI模块结合在一起，并通过高速差动传输数据，它使得信号能在差分PCB线对扩展将其发展成为适合于工业数据处理和仪器仪或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，可实现点表测量领域的模块化测试平台uJ。现代化生产和对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、科学研究要求图像采集系统传输的数据量越来越低串扰和低辐射等特点。

6、LVDS在对信号完整性、大，实时性越来越高，传输距离越来越长，传统的低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越图像数据传输方法很难满足工程需要_2J。基于广泛的应用。此，该文提出了一种基于PXI总线和LVDS技术与2系统总体方案设计FPGA相结合的解决方案，为解决高速图像采集传输提供了可能。系统以Ahera公司的CycloneⅢ系列的EP3C16Q240C8FPGA芯片为控制核心，通过LVDS差分信号接口电路，将LVDS信号转换为1_rL信号，收稿日期：2011—01—1l作者简介：倪亮(1985)，男，江苏宿迁人，硕士研究生，主要研究在高速状态机控制下将转

7、换后的并行高速16位图方向为智能化仪器仪表。像数据采用乒乓操作分别写入2片SRAM中缓存，·32·工业仪表与自动化装置2011年第4期实现图像数据的无缝缓冲与处理。在FPGA的控制所示。下，采用乒乓操作将SRAM中缓存的图像数据通过PXI总线上传至上位机进行相关处理和显示。其总体框架如图1所示。图2PCI9054local端状态机转换图4低压差分传输接口设计系统中采用了美国国家半导体公司的低功耗、高速LVDS芯片DS90C124将LVDS差分信号转换为1_rL信号，图3为FPGA与DS90C124的接口电路，ROUT(15：0)为视频数据信号，ROUT(16)

8、为场图1高速图像采集系统结构组成框图同