本文關(guān)鍵詞：基于ZYNQ的高速圖像采集處理平臺(tái)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

  更多相關(guān)文章： ZYNQ 機(jī)器視覺(jué) 高速圖像采集 LVDS 信號(hào)完整性電源完整性

【摘要】：以“制造業(yè)的智能化”為宗旨的工業(yè)4.0時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。工業(yè)4.0的核心是以智能識(shí)別、智能檢測(cè)、智能互聯(lián)以及智能控制等為基礎(chǔ)的高能效的智能工廠。包含巨大信息量的圖像視覺(jué)技術(shù)將為智能識(shí)別檢測(cè)處理提供有力的支持。圖像視覺(jué)技術(shù)的核心是高速圖像采集處理,其傳統(tǒng)工作方式是采用“后端智能化”的工作方式,即前端用攝像頭采集圖像,通過(guò)視頻采集卡傳輸至后端工業(yè)電腦,進(jìn)行圖像分析及處理。本文基于“智能移向前端”的新趨勢(shì)提出采用ZYNQ SOPC搭建分布式的高速圖像采集處理平臺(tái),充分利用它集成了處理器的軟件可編程性和FPGA的硬件可編程性所帶來(lái)的強(qiáng)大系統(tǒng)性能,把越來(lái)越多的圖像采集、處理和實(shí)時(shí)分析做到攝像頭端,滿足日益增長(zhǎng)的實(shí)時(shí)性和分布式要求。針對(duì)所提出平臺(tái),本文規(guī)劃驗(yàn)證原型,并自主完成板卡設(shè)計(jì)及運(yùn)行其上的邏輯程序和軟件程序開(kāi)發(fā)。板卡設(shè)計(jì)部分,本文以ZYNQ SOPC為核心完成相應(yīng)原理圖設(shè)計(jì),然后基于Cadence的Sigrity工具對(duì)板卡關(guān)鍵信號(hào)鏈路的信號(hào)完整性進(jìn)行仿真分析和對(duì)板卡的核心模塊的電源完整性進(jìn)行分析驗(yàn)證,依據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)相應(yīng)約束,然后在約束驅(qū)動(dòng)下完成版圖設(shè)計(jì)。系統(tǒng)邏輯程序開(kāi)發(fā)及軟件程序開(kāi)發(fā)部分,基于SerDes, AXI協(xié)議等相關(guān)技術(shù)研究及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求,設(shè)計(jì)高速圖像傳感器接口,高速圖像數(shù)據(jù)傳輸通道,高速圖像實(shí)時(shí)顯示接口等IP,采用Xilinx公司的Vivado Design Suite開(kāi)發(fā)套件完成這些IP的仿真,并進(jìn)一步建立基于AXI4的互聯(lián)系統(tǒng)。然后,采用Xilinx公司的SDK開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序及應(yīng)用軟件,完成軟硬件系統(tǒng)整體搭建。最后,在系統(tǒng)基礎(chǔ)測(cè)試中,被測(cè)物體清晰無(wú)抖動(dòng)顯示在屏幕上,驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；在測(cè)試儀表表針轉(zhuǎn)速的應(yīng)用試驗(yàn)中,當(dāng)以每秒800幀的速度采集分辨率為320x240的圖片時(shí),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)圖像錯(cuò)亂和丟失,并準(zhǔn)確得出儀表轉(zhuǎn)速,進(jìn)一步驗(yàn)證圖像采集處理分析的正確性。結(jié)合相應(yīng)的運(yùn)行于ARM或者FPGA的圖像處理模塊及其他控制相關(guān)模塊,本平臺(tái)不僅能實(shí)現(xiàn)圖像采集處理,還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制,從而更好的服務(wù)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
【關(guān)鍵詞】：ZYNQ 機(jī)器視覺(jué) 高速圖像采集 LVDS 信號(hào)完整性&電源完整性
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-17
• 1.1 課題背景13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題來(lái)源與研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第二章 相關(guān)理論與關(guān)鍵技術(shù)17-29
• 2.1 圖像采集處理核心ZYNQ介紹17-20
• 2.1.1 可編程邏輯單元PL18
• 2.1.2 處理器系統(tǒng)PS18
• 2.1.3 PS與PL互聯(lián)18-19
• 2.1.4 存儲(chǔ)器系統(tǒng)19-20
• 2.2 平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)介紹20-29
• 2.2.1. 信號(hào)完整性分析20-23
• 2.2.2 電源完整性分析23-24
• 2.2.3 AXI互聯(lián)協(xié)議24-29
• 第三章 高速圖像采集處理平臺(tái)板卡設(shè)計(jì)29-52
• 3.1 板卡原理圖設(shè)計(jì)30-37
• 3.1.1 圖像采集處理核心電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.1.2 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)31-33
• 3.1.3 圖像傳感器電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.4 顯示電路接口設(shè)計(jì)34
• 3.1.5 控制接口電路設(shè)計(jì)34-35
• 3.1.6 電源電路設(shè)計(jì)35-37
• 3.2 板卡PCB設(shè)計(jì)37-52
• 3.2.1 核心板疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝要求37-39
• 3.2.2 基于電源完整性的多電源軌供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析39-41
• 3.2.3 基于信號(hào)完整性的核心鏈路拓?fù)涠私釉O(shè)計(jì)與仿真分析41-47
• 3.2.4 基于約束驅(qū)動(dòng)的PCB布線設(shè)計(jì)47-52
• 第四章 高速圖像采集處理平臺(tái)核心IP設(shè)計(jì)52-75
• 4.1 高速傳感器圖像接口設(shè)計(jì)52-61
• 4.1.1 SelectIO簡(jiǎn)介53-54
• 4.1.2. 數(shù)據(jù)處理模塊54-59
• 4.1.3 時(shí)鐘分配模塊59-61
• 4.2 圖像數(shù)據(jù)互聯(lián)通道設(shè)計(jì)61-67
• 4.2.1 圖像高速緩存接口62-66
• 4.2.2 圖像高速處理接口66-67
• 4.3 高速圖像實(shí)時(shí)穩(wěn)定顯示接口設(shè)計(jì)67-75
• 4.3.1 VGA接口模塊開(kāi)發(fā)68-71
• 4.3.2 顯示數(shù)據(jù)處理模塊開(kāi)發(fā)71-73
• 4.3.3 AXI接口模塊開(kāi)發(fā)73-75
• 第五章 高速圖像采集處理平臺(tái)系統(tǒng)搭建與測(cè)試75-85
• 5.1 系統(tǒng)搭建75-82
• 5.1.1 基于Vivado Design Suite的邏輯系統(tǒng)建立75-77
• 5.1.2 基于SDK的軟件工程建立77-82
• 5.2 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果82-85
• 5.2.1 系統(tǒng)基本測(cè)試82-83
• 5.2.2 系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試83-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 總結(jié)85
• 6.2 未解決的問(wèn)題和以后工作展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文及參與項(xiàng)目92-93
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表93

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1 李長(zhǎng)樂(lè);臧希U，

本文編號(hào)：683947