本文關(guān)鍵詞：高速圖像獲取和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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【摘要】：近些年來,無人機(jī)航拍迅猛發(fā)展,其優(yōu)越的靈活性與機(jī)動(dòng)性使之迅速占據(jù)了航拍應(yīng)用的主導(dǎo)地位。同時(shí)航拍使用的成像探測(cè)器趨向于高分辨率和高幀頻化,這對(duì)高速圖像獲取和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。由于無人機(jī)機(jī)載航拍的特殊性,這樣的系統(tǒng)必須滿足體積小、重量輕、帶寬高、容量大、穩(wěn)定性好等要求,增加了開發(fā)的難度。本課題來源于實(shí)際項(xiàng)目,針對(duì)Photonfocus公司開發(fā)的CMOS相機(jī)設(shè)計(jì)一款應(yīng)用于無人機(jī)上的電子學(xué)系統(tǒng),系統(tǒng)需要采集相機(jī)航拍記錄數(shù)據(jù),連同其他飛行、坐標(biāo)信息一同進(jìn)行存儲(chǔ)以滿足4小時(shí)的航拍記錄。本文對(duì)此設(shè)計(jì)了一款由電源系統(tǒng),采集板以及存儲(chǔ)板組構(gòu)成的電子學(xué)系統(tǒng)。通過層疊連接結(jié)構(gòu)滿足了系統(tǒng)尺寸要求,并且采用了FPGA與NAND FLASH架構(gòu)組成的存儲(chǔ)系統(tǒng),滿足了存儲(chǔ)帶寬和容量要求。文章首先從項(xiàng)目需求出發(fā),分析了電子學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計(jì)的特殊性,介紹了電子學(xué)系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì),核心器件選型及各部分電路設(shè)計(jì)。其次確定了系統(tǒng)對(duì)外及內(nèi)部接口,制定了通信協(xié)議,在此基礎(chǔ)之上分別對(duì)采集板與存儲(chǔ)板進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)。最后通過分立和級(jí)聯(lián)驗(yàn)證,確定系統(tǒng)在滿足項(xiàng)目需求的144MByte/s帶寬和1.98TByte容量基礎(chǔ)之上,能夠達(dá)到400MByte/s的帶寬,并且在電源系統(tǒng)供能允許范圍之內(nèi),存儲(chǔ)容量可以以320GByte為單位繼續(xù)增加。
【關(guān)鍵詞】：飛行記錄 高速 大容量存儲(chǔ) 閃存 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V279;TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表10-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景和意義14-15
• 1.2 高速圖像獲取發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)17-20
• 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-36
• 2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)20-23
• 2.1.1 需求分析20-21
• 2.1.2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)21-22
• 2.1.3 系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.2 電源系統(tǒng)板設(shè)計(jì)23-26
• 2.2.1 電源分類23-24
• 2.2.2 系統(tǒng) 5V基準(zhǔn)電源設(shè)計(jì)24-25
• 2.2.3 散熱模塊電源設(shè)計(jì)25
• 2.2.4 傳感器供電電源設(shè)計(jì)25-26
• 2.3 系統(tǒng)采集板設(shè)計(jì)26-31
• 2.3.1 主控制器選型及配置電路設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.2 MCU模塊設(shè)計(jì)28-29
• 2.3.3 外部緩存器設(shè)計(jì)29-30
• 2.3.4 USB模塊設(shè)計(jì)30-31
• 2.3.5 采集板電源設(shè)計(jì)31
• 2.4 系統(tǒng)存儲(chǔ)板設(shè)計(jì)31-35
• 2.4.1 存儲(chǔ)芯片介紹與電路設(shè)計(jì)32-33
• 2.4.2 FPGA主控制器設(shè)計(jì)33-34
• 2.4.3 容量管理單片機(jī)設(shè)計(jì)34
• 2.4.4 存儲(chǔ)板電源設(shè)計(jì)34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 系統(tǒng)傳輸接口及通信協(xié)議36-52
• 3.1 相機(jī)傳輸接口及其協(xié)議36-39
• 3.1.1 OEM相機(jī)接口介紹36
• 3.1.2 OEM相機(jī)控制協(xié)議36-37
• 3.1.3 OEM相機(jī)圖像輸出時(shí)序37-39
• 3.2 任務(wù)管理機(jī)與電子學(xué)系統(tǒng)傳輸協(xié)議39-41
• 3.2.1 RS-422簡(jiǎn)介39
• 3.2.2 RS-422協(xié)議制定39-41
• 3.3 采集板FPGA與MCU EMIF通信協(xié)議41-43
• 3.3.1 EMIF簡(jiǎn)介41-42
• 3.3.2 EMIF協(xié)議制定42-43
• 3.4 采集板與存儲(chǔ)板數(shù)據(jù)交換傳輸協(xié)議43
• 3.5 電子學(xué)系統(tǒng)容量管理協(xié)議43-45
• 3.6 USB數(shù)據(jù)回傳協(xié)議45-46
• 3.7 NAND FLASH操作時(shí)序46-50
• 3.7.1 同步操作接口控制46-47
• 3.7.2 地址信息47
• 3.7.3 復(fù)位操作47
• 3.7.4 讀頁(yè)操作47-48
• 3.7.5 編程操作48-49
• 3.7.6 塊擦除操作49-50
• 3.8 本章小結(jié)50-52
• 第四章 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)52-68
• 4.1 采集板軟件實(shí)現(xiàn)52-61
• 4.1.1 采集板主控FPGA邏輯設(shè)計(jì)52-59
• 4.1.2 采集板MCU程序設(shè)計(jì)59-61
• 4.2 存儲(chǔ)板軟件實(shí)現(xiàn)61-67
• 4.2.1 存儲(chǔ)板主控FPGA邏輯設(shè)計(jì)61-66
• 4.2.2 容量管理單片機(jī)程序設(shè)計(jì)66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第五章 系統(tǒng)功能驗(yàn)證68-76
• 5.1 系統(tǒng)實(shí)物圖68-69
• 5.2 電子學(xué)系統(tǒng)單元測(cè)試69-73
• 5.2.1 電源系統(tǒng)測(cè)試69-70
• 5.2.2 采集板系統(tǒng)主控驗(yàn)證70-72
• 5.2.3 NAND FLASH寫入、讀出驗(yàn)證72-73
• 5.2.4 USB數(shù)據(jù)回讀驗(yàn)證73
• 5.3 系統(tǒng)級(jí)聯(lián)驗(yàn)證73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-83

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1 譚京生;縱切微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)[J];機(jī)械與電子;1994年02期

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1 雷卓;基于DDR Ⅱ的高速大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)板及其程序設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 邢開宇;基于RocketIO的高速視頻流存儲(chǔ)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[D];西安電子科技大學(xué);2012年

3 謝世雄;高速圖像獲取和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 焦亞濤;某飛行器用遙測(cè)記錄器的設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：933545