本文關鍵詞：高速圖像數(shù)據(jù)實時存儲與顯示關鍵技術研究

  更多相關文章： Flash存儲陣列 高速可靠存儲 灰度級拉伸 VGA顯示 低功耗設計

【摘要】：在航空航天測試中,高頻幀、高分辨率圖像傳感器被廣泛應用于獲取高清晰、高分辨率圖像。這些高性能成像設備的使用,將在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的圖像數(shù)據(jù),對存儲測試系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的大容量、高存儲速度、低功耗、高靈活性以及高可靠性存儲需求,本文致力于研究一種高速圖像數(shù)據(jù)實時存儲與顯示設備,并對其中的三項關鍵技術進行了深入研究。首先,提出了通用化的高速大容量數(shù)據(jù)存儲方案,利用大容量的芯片組成存儲陣列,通過流水線操作與位擴展操作,實現(xiàn)輸入的圖像數(shù)據(jù)的可持續(xù)性高速存儲。設計采用在內(nèi)部構建一種基于二級緩存機制的雙流水線并行工作模式,充分發(fā)揮每一個芯片的存儲性能以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的持續(xù)高速存儲。并針對存儲陣列的特點,提出了兩種各有優(yōu)勢的無效塊管理方案。采用了芯片廠家推薦的糾錯算法,對芯片中的誤碼進行糾正,實現(xiàn)了高吞吐率下數(shù)據(jù)的可靠存儲。其次,利用內(nèi)部的大容量塊資源實現(xiàn)一幀圖像數(shù)據(jù)中最大值與最小值的查詢,然后調(diào)用核完成乘法和除法運算,最終實現(xiàn)位灰度圖像到位灰度圖像的轉(zhuǎn)換,以適應顯示要求。并采用構建了顯示時序,通過對的控制,實現(xiàn)輸入圖像數(shù)據(jù)的實時顯示。最后,針對內(nèi)部復雜邏輯時序造成的時序穩(wěn)定性問題,研究了利用內(nèi)部存儲資源,構建高穩(wěn)定、低功耗有限狀態(tài)機程序的方法。采用這種設計方法大幅減小內(nèi)部的邏輯資源、布線資源的使用,從而達到減小功耗,提升系統(tǒng)的可靠性的目的。通過對各項技術以及裝置總體的性能進行測試,并對測試數(shù)據(jù)進行分析和計算。高速圖像記錄器使用片芯片實現(xiàn)的存儲陣列可以達到最大持續(xù)的數(shù)據(jù)存儲速率。大量試驗證明高速圖像記錄器存儲速率以及容量、顯示效果均滿足設計指標,工作穩(wěn)定可靠。
【關鍵詞】：Flash存儲陣列 高速可靠存儲 灰度級拉伸 VGA顯示 低功耗設計
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 課題性質(zhì)及來源9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 高速圖像數(shù)據(jù)記錄器關鍵技術11-13
• 1.4.1 數(shù)據(jù)的高速可靠存儲11-12
• 1.4.2 高速圖像的實時顯示12
• 1.4.3 系統(tǒng)的高可靠低功耗設計12-13
• 1.5 研究內(nèi)容與論文安排13-15
• 2 方案設計與分析15-21
• 2.1 高速圖像記錄器主要設計指標15
• 2.2 高速圖像記錄器的組成及工作原理15-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 3 基于FPGA的高速并行存儲技術研究與實現(xiàn)21-41
• 3.1 高速存儲技術概述21-22
• 3.2 高速并行化數(shù)據(jù)管理機制22-28
• 3.2.1 高速并行化存儲體系結(jié)構研究22-25
• 3.2.2 高速并行化緩存及調(diào)度機制研究25-28
• 3.3 無效塊地址管理方案28-34
• 3.3.1 基于超級塊的無效塊信息管理方案29-31
• 3.3.2 基于位索引的存儲塊信息管理方案31-33
• 3.3.3 兩種無效塊管理方案的比較33-34
• 3.4 可靠性存儲技術研究及實現(xiàn)34-39
• 3.4.1 指令糾錯技術簡介34-35
• 3.4.2 基于漢明碼的糾錯算法35-38
• 3.4.3 ECC校驗的乒乓實現(xiàn)方案38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 4 高速圖像數(shù)據(jù)實時顯示技術研究41-52
• 4.1 圖像實時顯示技術概述41-42
• 4.2 圖像處理算法選擇42-43
• 4.3 基于FPGA的實時灰度圖像拉伸算法實現(xiàn)43-46
• 4.4 基于FPGA的VGA實時顯示方案46-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 5 FPGA高穩(wěn)定低功耗程序設計52-59
• 5.1 FPGA低功耗設計概述52
• 5.2 基于FPGA存儲器映射的狀態(tài)機設計52-58
• 5.3 本章小結(jié)58-59
• 6 系統(tǒng)測試及性能分析59-65
• 6.1 高速圖像記錄器 5×8 的FLASH存儲陣列測試59-61
• 6.2 高速圖像數(shù)據(jù)實時顯示性能測試61-62
• 6.3 FPGA高穩(wěn)定低功耗程序性能測試62-63
• 6.4 高速圖像記錄器總體性能測試63-65
• 7 結(jié)論65-67
• 7.1 研究總結(jié)65-66
• 7.2 工作展望66-67
• 參考文獻67-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及所取得的研究成果71-72
• 致謝72-73

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本文編號：827478