基于FPGA和GigE Vision相機(jī)的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、GigE Vision是基于千兆以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，是一種通用的工業(yè)相機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)。GigE Vision相機(jī)的卓越性能，使其在不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于GigE Vision相機(jī)在傳輸圖像時(shí)，會將圖像分割為若干個(gè)圖像片段進(jìn)行傳輸。因此，使用軟件實(shí)現(xiàn)圖像接收時(shí),CPU需要解析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，所以很容易因?yàn)镃PU占用率過高而限制圖像采集速度。
　　本設(shè)計(jì)以FPGA為控制核心、GigE Vision相機(jī)為圖

2、像采集裝置，基于可編程片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)高速圖像采集系統(tǒng)，包括基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)和基于SOPC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)方面，為了提高圖像采集速度，并降低系統(tǒng)的邏輯資源消耗，本文中提出了一種新的解決方案，設(shè)計(jì)了圖像采集控制器IP核。該IP核針對GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)對以太網(wǎng)控制器進(jìn)行精簡和優(yōu)化，在降低邏輯資源消耗的同時(shí)，直接對GigE Vision數(shù)據(jù)包進(jìn)行識別和解析，完成圖像的自動存儲，提高圖像接收和采集的速度。整個(gè)系統(tǒng)包括NiosⅡ

3、處理器、圖像采集控制器、存儲模塊以及其他外設(shè)。軟件方面，除了圖像采集軟件的設(shè)計(jì)以外，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還包括圖像采集控制器驅(qū)動設(shè)計(jì)、相機(jī)通信API設(shè)計(jì)以及上位機(jī)通信API設(shè)計(jì)，為后續(xù)的系統(tǒng)開發(fā)提供便捷的編程接口。
　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，本課題所設(shè)計(jì)的基于FPGA和GigE Vision的圖像采集系統(tǒng)，圖像采集速度快、邏輯資源消耗量低且CPU占用率低。在圖像大小為1280×256的前提下，圖像采集速度可達(dá)228幀/秒，達(dá)到了相機(jī)的峰值，同時(shí)C