發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 18:20

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的紅外圖像USB接口技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信,工業(yè)控制,電子消費(fèi),航天軍事等領(lǐng)域,其設(shè)計(jì)的靈活性和可擴(kuò)展性使其逐漸成為各應(yīng)用系統(tǒng)的核心。 本課題“基于FPGA的紅外圖像USB接口技術(shù)研究”正是利用FPGA強(qiáng)大的并行數(shù)據(jù)處理能力,并結(jié)合最新一代USB3.0控制器EZ-USB FX3,按照北方工業(yè)大學(xué)紅外成像系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用需求,為其設(shè)計(jì)高速USB3.0數(shù)據(jù)傳輸接口,并衍生出通用高速數(shù)據(jù)采集和傳輸接口。 接口系統(tǒng)為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性,設(shè)計(jì)中采用目前廣泛使用的高性能、大容量DDR2SDRAM作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū),能有效應(yīng)對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)流的出現(xiàn)和預(yù)留了足夠大的緩存空間供后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理使用。 本論文在深入研究各器件原理和性能后,根據(jù)其具體的時(shí)序關(guān)系,確定接口系統(tǒng)的基本框架。設(shè)計(jì)以Altera公司EP3C40F484C8N型號(hào)FPGA作為主控芯片,選用Cypress公司最新一代USB3.0控制芯片EZ-USB FX3為從屬數(shù)據(jù)傳輸芯片,并采用Micron公司的MT47H64M16顆粒DDR2SDRAM內(nèi)存芯片作為接口系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)緩沖區(qū),在PC端為接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的應(yīng)用程序,完成與接口系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)處理。 課題主要完成了整個(gè)接口系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),器件選擇,原理圖繪制,PCBlayout和制版,芯片焊接,電路板調(diào)試,程序代碼的編寫(xiě)與調(diào)試,測(cè)試彩條信號(hào)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和傳輸,應(yīng)用程序的創(chuàng)建和功能實(shí)現(xiàn),并最終完成整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率測(cè)試以及測(cè)試視頻數(shù)據(jù)的接收和實(shí)時(shí)顯示。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 高速數(shù)據(jù)傳輸 USB3.0 DDR2
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP334.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 緒論7-10
• 1.1 課題背景7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀7-9
• 1.2.1 從可編程器件發(fā)展看FPGA未來(lái)趨勢(shì)7-8
• 1.2.2 通用串行總線(xiàn)USB8-9
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和主要工作9-10
• 2 基于FPGA的紅外圖像USB接口系統(tǒng)硬件平臺(tái)10-16
• 2.1 主控芯片F(xiàn)PGA的介紹和選擇10-11
• 2.1.1 FPGA概述10
• 2.1.2 EP3C40F484N介紹及其配置芯片的選擇10-11
• 2.2 USB接口芯片11-13
• 2.2.1 USB接口簡(jiǎn)介11
• 2.2.2 EZ-USB FX3的原理和性能11-13
• 2.3 數(shù)據(jù)緩存芯片13-14
• 2.3.1 DDR2簡(jiǎn)介13
• 2.3.2 MT47H64M16性能分析及其電源管理13-14
• 2.4 電源管理模塊14-16
• 2.4.1 電源管理需求分析14-15
• 2.4.2 電源管理芯片TPS65024315-16
• 3 接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案16-20
• 3.1 數(shù)據(jù)采集16
• 3.2 數(shù)據(jù)緩存16-17
• 3.3 數(shù)據(jù)傳送17-18
• 3.4 PC端的數(shù)據(jù)接收18
• 3.5 控制信號(hào)的傳送18-20
• 4 設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)20-46
• 4.1 EZ-USB FX3應(yīng)用固件程序20-23
• 4.2 虛擬外接的DDR2存儲(chǔ)器成為FIFO23-26
• 4.2.1 基于Altera的DDR2控制器IP的使用23
• 4.2.2 實(shí)現(xiàn)邏輯23-25
• 4.2.3 接口描述和接口信號(hào)說(shuō)明25-26
• 4.3 FPGA與EZ-USB FX3之間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序的控制26-32
• 4.3.1 EX-USB FX3在同步Slave FIFO模式下的時(shí)序26-30
• 4.3.2 FPGA與EZ-USB FX3之間的時(shí)序邏輯30
• 4.3.3 接口描述和接口信號(hào)說(shuō)明30-32
• 4.4 RGB彩條信號(hào)的產(chǎn)生與傳送32-33
• 4.4.1 彩條信號(hào)產(chǎn)生模塊32
• 4.4.2 跨時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)傳送模塊32-33
• 4.5 串行控制信號(hào)的接收與發(fā)送33-36
• 4.5.1 UART總線(xiàn)協(xié)議33-34
• 4.5.2 UART模塊實(shí)現(xiàn)邏輯34-36
• 4.6 PC端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)36-46
• 4.6.1 應(yīng)用程序主界面設(shè)計(jì)37-38
• 4.6.2 固件編程功能38-39
• 4.6.3 速率測(cè)試功能39-42
• 4.6.4 視頻采集功能42-44
• 4.6.5 按鍵/led控制功能44-46
• 5 接口系統(tǒng)的電路板實(shí)現(xiàn)46-52
• 5.1 接口系統(tǒng)各主要功能模塊電路設(shè)計(jì)46-49
• 5.1.1 DDR2接口電路設(shè)計(jì)46-47
• 5.1.2 電源管理模塊電路設(shè)計(jì)47-48
• 5.1.3 FPGA串行配置芯片接口電路48-49
• 5.2 詳細(xì)的布線(xiàn)說(shuō)明49-52
• 5.2.1 DDR2布線(xiàn)要求49-50
• 5.2.2 EZ-USB FX3布線(xiàn)要求50-52
• 6 系統(tǒng)驗(yàn)證52-57
• 6.1 DDR2讀寫(xiě)時(shí)序測(cè)試52
• 6.2 數(shù)據(jù)傳送讀寫(xiě)時(shí)序測(cè)試52-53
• 6.3 控制信號(hào)接收和發(fā)送時(shí)序測(cè)試53-54
• 6.4 系統(tǒng)傳輸速度測(cè)試54-55
• 6.5 用戶(hù)界面的視頻接收與顯示測(cè)試55-57
• 7 總結(jié)57-59
• 7.1 本文工作總結(jié)57
• 7.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)57
• 7.3 本文有待完善的工作57-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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3 張莉;李敬文;陳永祿;;基于FPGA和USB的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)與信息技術(shù);2008年08期

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本文編號(hào)：376814