本文關(guān)鍵詞：CCD工業(yè)智能視覺相機(jī)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文研究了基于FPGA和ARM的CCD圖像采集、處理、傳輸系統(tǒng)。針對傳送帶上塊狀物料的按規(guī)則有序整理擺放問題,在該系統(tǒng)上設(shè)計了相應(yīng)的應(yīng)用軟件,使此種工業(yè)機(jī)械手能對塊狀物料識別、定位,通過以太網(wǎng)為總控制器提供定位定向數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件包括圖像采集前端和數(shù)據(jù)處理傳輸兩個部分。圖像采集前端模塊采用ICX204AL作為圖像傳感器,AD9949作為信號處理芯片,ICX3400N作為時序驅(qū)動芯片。數(shù)據(jù)處理傳輸部分由FPGA和ARM模塊組成。FPGA采用XC3S50AN,同時連接了前端圖像采集模塊和ARM模塊,ARM模塊采用S3C2440處理器,將FPGA映射到S3C2440的地址空間中,作為一個外部存儲設(shè)備,使用S3C2440處理器的DMA通道完成圖像數(shù)據(jù)從FPGA到ARM模塊的轉(zhuǎn)移。系統(tǒng)軟件包括FPGA程序設(shè)計、ARM設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計和應(yīng)用程序設(shè)計三部分。FPGA程序負(fù)責(zé)產(chǎn)生CCD傳感器驅(qū)動時序,通過串行接口配置AD9949寄存器,控制圖像數(shù)據(jù)寫入FIFO模塊,完成讀FIFO時序到DMA傳輸時序的匹配。ARM模塊驅(qū)動程序在初始化時將FPGA作為外部只讀存儲器到映射ARM內(nèi)存空間,當(dāng)被調(diào)用時配置DMA控制寄存器,使用DMA通道將FPGA上的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到申請的內(nèi)存緩沖區(qū)中,再將數(shù)據(jù)返回給用戶。應(yīng)用程序采用雙線程設(shè)計,主線程負(fù)責(zé)與上位機(jī)建立網(wǎng)絡(luò)連接、接收指令、控制工作線程的啟動、停止。工作線程調(diào)用驅(qū)動程序,將圖像數(shù)據(jù)采集到用戶空間中,對圖像進(jìn)行二值化、提取橫向連通線段數(shù)據(jù)、計算物料目標(biāo)中心點坐標(biāo)、使用相機(jī)參數(shù)轉(zhuǎn)換坐標(biāo),最后將所計算數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到上位機(jī)。經(jīng)測試,本系統(tǒng)實現(xiàn)了圖像的采集、傳輸、顯示,并且能夠計算出具有位置和方向信息的物料坐標(biāo),實現(xiàn)了設(shè)計要求。本系統(tǒng)集成到嵌入式設(shè)備上,具有體積小、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點,作為一個嵌入式平臺可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化生產(chǎn)、圖像測量等領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式系統(tǒng) CCD相機(jī) 工業(yè)視覺 FPGA ARM
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB852;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-11
• 1.1 課題研究的背景及應(yīng)用價值9
• 1.2 國內(nèi)外研究概況9-10
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容10-11
• 2 系統(tǒng)總體設(shè)計11-15
• 2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計11-13
• 2.1.1 系統(tǒng)性能指標(biāo)11
• 2.1.2 前端采集芯片選型11-12
• 2.1.3 FPGA選型12-13
• 2.1.4 ARM選型13
• 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)13-15
• 3 硬件設(shè)計與實現(xiàn)15-24
• 3.1 圖像采集前端電路15-18
• 3.2 FPGA外圍電路設(shè)計18-20
• 3.2.1 FPGA配置電路18-19
• 3.2.2 FPGA與其他模塊電路19-20
• 3.3 ARM模塊介紹20-22
• 3.3.1 S3C2440存儲器映射20-21
• 3.3.2 S3C2440外圍電路21-22
• 3.4 FPGA與ARM接口電路設(shè)計22-24
• 3.4.1 S3C2440芯片DMA接口22-23
• 3.4.2 DMA接口電路23-24
• 4 FPGA程序設(shè)計24-36
• 4.1 ICX204AL驅(qū)動時序24-27
• 4.1.1 幀時序分析24-25
• 4.1.2 行時序分析25-27
• 4.2 串行接口時序和寄存器配置27-29
• 4.2.1 串行接口時序27-28
• 4.2.2 AD9949寄存器配置28-29
• 4.3 FPGA與ARM接口時序設(shè)計29-36
• 4.3.1 FIFO設(shè)計30-31
• 4.3.2 ARM讀內(nèi)存時序31-34
• 4.3.3 DMA時序34-35
• 4.3.4 時序?qū)崿F(xiàn)結(jié)果35-36
• 5 驅(qū)動程序設(shè)計36-48
• 5.1 嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建36-39
• 5.1.1 嵌入式系統(tǒng)概述36-37
• 5.1.2 軟件開發(fā)環(huán)境搭建37-38
• 5.1.3 嵌入式Linux系統(tǒng)移植38-39
• 5.2 驅(qū)動程序概述39-40
• 5.2.1 驅(qū)動程序分類39
• 5.2.2 驅(qū)動程序開發(fā)步驟39-40
• 5.2.3 主設(shè)備號與次設(shè)備號40
• 5.3 字符型驅(qū)動程序調(diào)用過程40-41
• 5.4 驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)41-46
• 5.4.1 存儲控制器寄存器41-42
• 5.4.2 DMA控制器寄存器42-44
• 5.4.3 時鐘控制器44-45
• 5.4.4 驅(qū)動程序流程和關(guān)鍵代碼45-46
• 5.5 驅(qū)動程序編譯與加載46-48
• 6 應(yīng)用程序設(shè)計48-58
• 6.1 應(yīng)用程序總體流程48-49
• 6.2 多線程編程49-50
• 6.3 網(wǎng)絡(luò)編程50-53
• 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)通信介紹50-52
• 6.3.2 網(wǎng)絡(luò)通信程序的實現(xiàn)52-53
• 6.4 圖像處理算法實現(xiàn)53-58
• 6.4.1 二值化53-54
• 6.4.2 橫向連通線段提取54
• 6.4.3 圖像質(zhì)心計算方法54-55
• 6.4.4 坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換方法55-58
• 7 系統(tǒng)測試58-62
• 7.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試及遇到問題58-59
• 7.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試59
• 7.3 系統(tǒng)運(yùn)行測試59-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王竹梅;孫雪迎;孫德輝;李月恒;霍朝賓;;基于ARM9的DDC控制器電阻測量模塊設(shè)計[J];微計算機(jī)信息;2010年23期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄭金山;一種車載GPS自主定位系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)[D];山東大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：CCD工業(yè)智能視覺相機(jī)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：324597