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

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【摘要】：近些年來,無人機航拍迅猛發(fā)展,其優(yōu)越的靈活性與機動性使之迅速占據(jù)了航拍應(yīng)用的主導(dǎo)地位。同時航拍使用的成像探測器趨向于高分辨率和高幀頻化,這對高速圖像獲取和大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求。由于無人機機載航拍的特殊性,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。本課題來源于實際項目,針對Photonfocus公司開發(fā)的CMOS相機設(shè)計一款應(yīng)用于無人機上的電子學(xué)系統(tǒng),系統(tǒng)需要采集相機航拍記錄數(shù)據(jù),連同其他飛行、坐標信息一同進行存儲以滿足4小時的航拍記錄。本文對此設(shè)計了一款由電源系統(tǒng),采集板以及存儲板組構(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)組成的存儲系統(tǒng),滿足了存儲帶寬和容量要求。文章首先從項目需求出發(fā),分析了電子學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計的特殊性,介紹了電子學(xué)系統(tǒng)的框架設(shè)計,核心器件選型及各部分電路設(shè)計。其次確定了系統(tǒng)對外及內(nèi)部接口,制定了通信協(xié)議,在此基礎(chǔ)之上分別對采集板與存儲板進行軟件實現(xiàn)。最后通過分立和級聯(lián)驗證,確定系統(tǒng)在滿足項目需求的144MByte/s帶寬和1.98TByte容量基礎(chǔ)之上,能夠達到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 閃存 現(xiàn)場可編程門陣列
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V279;TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 縮略語對照表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)存儲發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)17-20
• 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計20-36
• 2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計20-23
• 2.1.1 需求分析20-21
• 2.1.2 系統(tǒng)框架設(shè)計21-22
• 2.1.3 系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計22-23
• 2.2 電源系統(tǒng)板設(shè)計23-26
• 2.2.1 電源分類23-24
• 2.2.2 系統(tǒng) 5V基準電源設(shè)計24-25
• 2.2.3 散熱模塊電源設(shè)計25
• 2.2.4 傳感器供電電源設(shè)計25-26
• 2.3 系統(tǒng)采集板設(shè)計26-31
• 2.3.1 主控制器選型及配置電路設(shè)計27-28
• 2.3.2 MCU模塊設(shè)計28-29
• 2.3.3 外部緩存器設(shè)計29-30
• 2.3.4 USB模塊設(shè)計30-31
• 2.3.5 采集板電源設(shè)計31
• 2.4 系統(tǒng)存儲板設(shè)計31-35
• 2.4.1 存儲芯片介紹與電路設(shè)計32-33
• 2.4.2 FPGA主控制器設(shè)計33-34
• 2.4.3 容量管理單片機設(shè)計34
• 2.4.4 存儲板電源設(shè)計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 相機傳輸接口及其協(xié)議36-39
• 3.1.1 OEM相機接口介紹36
• 3.1.2 OEM相機控制協(xié)議36-37
• 3.1.3 OEM相機圖像輸出時序37-39
• 3.2 任務(wù)管理機與電子學(xué)系統(tǒng)傳輸協(xié)議39-41
• 3.2.1 RS-422簡介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簡介41-42
• 3.3.2 EMIF協(xié)議制定42-43
• 3.4 采集板與存儲板數(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)軟件實現(xiàn)52-68
• 4.1 采集板軟件實現(xiàn)52-61
• 4.1.1 采集板主控FPGA邏輯設(shè)計52-59
• 4.1.2 采集板MCU程序設(shè)計59-61
• 4.2 存儲板軟件實現(xiàn)61-67
• 4.2.1 存儲板主控FPGA邏輯設(shè)計61-66
• 4.2.2 容量管理單片機程序設(shè)計66-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 第五章 系統(tǒng)功能驗證68-76
• 5.1 系統(tǒng)實物圖68-69
• 5.2 電子學(xué)系統(tǒng)單元測試69-73
• 5.2.1 電源系統(tǒng)測試69-70
• 5.2.2 采集板系統(tǒng)主控驗證70-72
• 5.2.3 NAND FLASH寫入、讀出驗證72-73
• 5.2.4 USB數(shù)據(jù)回讀驗證73
• 5.3 系統(tǒng)級聯(lián)驗證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78-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82-83

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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

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

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

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本文編號：933545