基于PCIe总线的红外探测器图像采集系统设计

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基于PCI-E和光纤的红外高速传输系统

中图分类号：Ｎ８８ＴＰ３Ｔ１；３６文献标志码：Ａ
Ｉｆａｅｉｈ－ｐｅｄｔａｓｉｓｏｙｔｍａｅｎＰＣＩ－ａｄｆｂｒｎｒｒｄｈｇ－ｓｅｒｎｍｓｉｎｓｓｅｂｓｄｏ＿Ｅｎｉｅ
引言
红外探测系统通过感应目标的红外辐射，将其
使得对图像传输和处理的实时性要求越来越高，这
对数据的高速传输提出了挑战。本文研究了ＰＩＣ－Ｅ
传输和光纤传输技术，出并实现了一种高速红外提图像传输的架构，并应用于实际红外探测系统中，取
基于ＰＩＣ— Ｅ和光纤的红外高速传输系统
黄新栋
（国科学院上海技术物理研究所，海２０８）中上００３
摘
要：着红外成像探测系统向长线列和大面阵方向发展，外数据量大幅度增加，统的数随红传
据传输技术已不能满足这么高的传输速度要求，对这个问题采用先进的ＰＩｐｒｈｒｌｏ针Ｃ（ｅｉｅａｃｍ— ｐ
ｐｎｎｔｒｏｎｃ，ｏｅｔｎｅｃｎｅｔ外设组件互联）ｐｅｓ简称ＰＩ技术和光纤高速传输技术，ｉＥｘｒｓ（Ｃ— Ｅ）系统速度
探测的方式成像，在垂直视场上，一般采用长线列探测器实现大视场。而对于凝视型探测系统，过增通加面阵探测元数目是最直接的方法＿。随着红外探１］测技术和计算机技术的发展，外成像技术越来越红成熟，红外探测器向大面阵和长线列方向发展，目前国内外均有长线列及大面阵的红外探测器件问世。这种发展趋势的结果是导致数据的容量越来越大，

基于计算机技术PCIE的光纤图像实时采集方案

基于计算机技术 PCIE的光纤图像实时采集方案摘要：在光学系统中，为了取得更高质量的光学影像，需增加感应器数目，提升感应器解像度，这大大增加了光电影像收集系统收集的计算量。

为了符合高速收集和即时表明大量光学影像资料的要求，提出了一种基于PCIE接口的光学影像收集系统。

该系统以FPGA为掌控主体，使用专属桥接处理器PEX8311构建PCIE协定，使用轻量化设计观念，新建多样的拓展API。

试验结果表明，单通道收集的即时光电影像资料与服务器的具体通讯速度为170MB/S，比学说PCI带阔132MB/S高出约30%，克服了现代基于SATAAPI的系统资料传送传输不足的难题｡关键词：光电系统；光电图像采集；PCIE接口；实时性；通讯带宽随着半导体技术的发展，光学感应器的解像度越来越高。

在大型光学系统中，为了取得更高质量的高清晰度影像，通常采用解像度更高的感应器。

为了符合光学影像收集系统与服务器间的即时通讯要求，在光学影像收集系统与服务器间的通讯中普遍使用SATAAPI。

SATA控制器具备资料传输速率高、即插即用、耗电低、适应力强等优点。

然而，SATA的传输有限，不容易通过并行传输敏捷拓展。

作为新的控制器和接口标准，PCIE不仅承继了SATA的优点，还包含许多新机能，如高带宽、低耗电和高可靠性长处。

本文提出了一种基于SATAAPI的光学影像收集系统，以代替现代的基于SATAAPI的光学影像收集系统。

（一）系统组成光学影像收集系统主要由光学转化组件、串串联转化元件，光电影像收集和LBS控制电路、光电影像储存元件、PCIEAPI元件和字符输入API｡（二）工作原理光学影像收集系统通过传输API接管传输传送的影像脉冲。

光信号转入光学影像收集系统之后，光学转化组件将光信号转化为总线声波。

串并转化元件回复总线资料并输入译码的平行影像资料和像素时钟。

平行资料转入影像收集控制电路，收集的光学影像资料储存在影像缓冲器元件中。

基于PCIExpress的高速红外图像采集系统

（国科学院上海技术物理研究所，上海２０８）中００３
摘要：介绍了一种基于ＰＩｘｒｓＰＩＣｐｅｓ（Ｃ．ＥＥ）总线的高速红外图像采集系统。重点介绍了ＰＩＣ— Ｅ图像
采集板卡的硬件设计和主机的软件设计，ＰＩ图像采集板卡采用了基于ＦＧ的硬件结构，主机的Ｃ．ＥＰＡ软件设计包括驱动程序和应用程序两部分。经实验测试，此高速红外图像采集系统能完成红外图像的实时采集、显示及存储，性能稳定可靠。系统适用于高帧频、大数据量的红外图像实时采集。
ｐａｅｓｍａｎｌｎｔａｄｒｅｉｎｏｐｒｉｉｙｏｈｅｈｒｗａｅｄｓｇｆｔＰＣＩＥａｑｕｓｔｏａｄａｄｔｅｓｆｗａｅｄｓｇｏｓ．ｈｅ－ｃｉｉｉｎｂｏｒｎｈｏｔｒｅｉｎｏｆｔｈｔｈｅ
ｉｒｒｄｉａｅｗｉｈｉｈｆａｅｒｔｎａｓｖａａｎｆａｅｍｇｔｈｇｍａｅａｄｍｓｉｅｄｔ．ｌ
Ｋｅｒ：ｉｒｒｄｉａｅ，ａｑｉｉｉｎｓｔｍ，ＰｐｅｓＦＰＧＡｙｗｏｄｓｎｆａｅｍｇｃｕｓｔｏｙｓｅＣＩＥｘｒｓ，
ＴｈｅＰＣＩＥｃｕｉｉｉｎｂａｄｓｓＦ — ａｑｓｔｏｏｒｕｅＰＧＡｓｔｅｍａｎｃｎｒｌｅ．Ｔｈｏｔａｅｄｓｇｆｔｏｓｎｃｕｓａｈｉｏｔｏｌｒｅｓｆｗｒｅｉｎｏｈｅｈｔｉｌｄｅ

基于PCIe总线高速数据传输系统的设计与实现的开题报告

基于PCIe总线高速数据传输系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着现代科技的飞速发展，数据处理和传输变得越来越重要。

不仅需要高效的数据传输速度以满足现代大数据处理的需要，也需要高可靠性和兼容性以适应不同应用场景的需求。

PCI Express（PCIe）总线技术由于其高速、可靠和广泛的应用支持而成为了一种重要的数据传输标准。

本课题基于此，旨在设计和实现一个基于PCIe总线的高速数据传输系统。

二、研究目的和意义本课题主要研究基于PCIe总线的高速数据传输系统的设计和实现，旨在提供一个具有高速、可靠、兼容性好的数据传输方案，以满足现代数据处理需求。

其意义在于：1. 提高数据处理效率。

PCIe总线技术具有高速传输和低延迟的特点，在大数据处理和高性能计算中能够显著提高数据传输效率。

2. 提高数据传输可靠性。

PCIe总线技术具有高可靠性的特点，其锁定机制和CRC校验功能能够保证数据传输的准确性和完整性。

3. 提高数据传输兼容性。

PCIe总线技术是一种广泛应用的数据传输标准，被应用于各种不同的领域，能够实现不同设备之间的数据交换和共享。

三、研究内容和研究方法本课题的主要研究内容包括：1. 设计一个符合PCIe总线规范的高速数据传输系统。

包括硬件电路设计和软件控制程序设计。

2. 实现高速数据传输系统，采用HDL语言设计硬件电路，采用C++设计软件控制程序。

3. 测试和验证高速数据传输系统，包括性能测试、稳定性测试和兼容性测试等。

本课题研究采用的方法主要包括：1. 系统设计方法。

根据PCIe总线规范，设计一个符合标准的高速数据传输系统，保证系统的性能、稳定性和兼容性。

2. 硬件设计方法。

采用HDL语言设计系统的硬件电路，包括PCIe 总线接口电路、数据传输电路和控制逻辑电路等。

3. 软件设计方法。

采用C++设计软件控制程序，包括系统的控制逻辑和数据传输协议等。

4. 测试和验证方法。

对系统进行性能测试、稳定性测试和兼容性测试等，以验证系统的可靠性和兼容性。

基于PCIe总线的高速数据采集卡设计与实现

ａｒｅ
ｄｅｓｉｇｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ
ｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅ
ｑｕｉｓｉｔｉｏｎｃａｒｄｔｒａｎｓｆｅｒ
ｓｔａｔｅ
ａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｍａｉｎｌｙ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄＤＭＡｄａｔａ
模拟输入信号１模拟输入信号２
需要进行灵活的配置，并且ＰＣＩｅ高带宽优势明显。本设计使用Ａｈｅｒａ公司ＣｙｃｌｏｎｅＩＶＧＸ系列的ＦＰ— ＧＡ芯片ＥＰ４ＣＧＸ３０ＣＦ２３Ｃ８。该芯片集成了ＰＣＩｅＩＰ硬核模块，实现×４通道的ＰＣＩｅ接口。ＩＰ核采用分层结构，即分别为物理层、数据链路层、传输层和用户应
１
收稿日期：２０１２—０６—０１基金项目：辽宁省教育厅高校科研计划项目（ＬＳ２０１００３２）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（ＤＵＴ１０ＪＲｌ４）作者简介：李木国（１９５３一），男，辽宁庄河人，教授，主要研究方向为网络运动控制、图像测量等；黄影（１９８７一），女，吉林松原人，硕士，主要研究方向为数据采集接口技术。
３．２
… ～一
３２－ｂｉｔ中断服务０ｘ２为允许ＰＣＩｅ产生中断；０ｘ３为ＤＭＡ寄存器传输结束中断
。如８誓盏甚鬻输寄存器每传送一个双字地址自删Ⅱ４
～～
。．
３２一ｂｉｔ
ＤＭＡ传输每传送一个双字自动减４，直到减为０，
ＭＢ
字节寄存器ＤＭＡ传送一次最多为２
… …～
３２－ｂｉｔ
ＤＭＡ传输ＯｘＯｌ：ＤＭＡ读操作（Ｐｃ机到ＦＰＧＡ端）；Ｏｘｌ００：ＤＭＡ写操作（ＦＰＧＡ端到Ｐｃ机）
发挥ＰＣＩｅ高带宽的优势，在ＦＰＧＡ内部开辟了深度为１２８ＫＢ的ＦＩＦＯ缓存空间用于缓存Ａ／Ｄ采集的数据，上位机获得数据时可以通过ＤＭＡ方式传输。本文所设计的采集卡的关键技术集中在ＰＣＩｅ的ＤＭＡ实现上，本节将讨论ＰＣＩｅ传输时数据包的ＴＬＰ结构以及基于ＦＰＧＡ实现的ＰＣＩｅ的ＤＭＡ写操作核心状态机的设计与实现。

基于FPGA的红外图像实时采集系统设计与实现

基于FPGA的红外图像实时采集系统设计与实现摘要：随着红外图像在军事、航天、安防等领域的广泛应用，对红外图像的实时采集和处理需求越来越高。

本文基于FPGA设计并实现了一个红外图像实时采集系统，通过系统硬件框架、图像采集流程设计以及软硬件协同优化等方面的探究，实现了高效、稳定的红外图像实时采集和传输，为相关领域的探究和应用提供了重要支持。

一、引言红外图像技术是一种利用物体发射的红外辐射进行成像分析的技术，具有透过阴郁、烟雾等不利环境的能力。

它在军事、航天、安防等领域具有重要应用价值。

红外图像的实时采集和处理对于这些领域的探究和应用至关重要，然而传统的红外图像采集系统存在采集速度慢、波动大、传输距离限制等问题。

因此，设计并实现一种基于FPGA的红外图像实时采集系统具有重要意义。

二、系统框架设计基于FPGA的红外图像实时采集系统主要由硬件和软件两个部分组成。

硬件部分包括红外探测器、FPGA开发板、存储器、图像传输模块等；软件部分主要包括图像采集控制程序和数据处理程序。

硬件框架设计接受分层结构，分为红外图像采集层、控制层、存储层和传输层四个部分。

红外图像采集层包括红外探测器和模拟-数字转换电路，负责将红外辐射信号转换为数字信号。

控制层包括FPGA芯片和时钟控制电路，负责采集信号的控制和同步。

存储层包括高速存储器和图像缓存，负责暂存采集到的红外图像数据。

传输层包括数据传输电路和网络接口，负责将采集到的图像数据传输到外部设备。

三、图像采集流程设计图像采集流程是指将红外图像转换为数字信号并存储的过程。

在红外图像采集层，红外探测器将红外辐射信号转换为模拟信号，经过模拟-数字转换电路转换成数字信号。

在控制层，FPGA芯片控制采集信号的采样频率和位宽，通过时钟控制电路实现同步。

在存储层，高速存储器负责将采集到的图像数据暂存起来，图像缓存则将暂存的图像数据进行处理和压缩。

在传输层，数据传输电路将处理和压缩后的图像数据传输到外部设备。

基于FPGA的MIPI CSI-2图像采集系统设计

ｌＧｂ／ｓ【。。
系统使用的图像传感器是０Ｖ５６４０，该ＣＣＤ分辨率高达５Ｍ像素，提供两通道ＭＩＰＩ数据传输［３１。系统使用的图１ＭＩＰＩＣＳＩ一２图像采集系统框图ＦＰＧＡ为ｘｉｌｉｎｘ的Ｓｐａｒｔａｎ一６，型号为ＸＣ６ＳＬＸ４５，该系列的ＭＩＰＩ接口有低功耗和高速两种工作模式，低功耗模ＦＰＧＡ拥有业界领先的系统集成能力，同时为成本敏感型式下的电平为０ — １．２Ｖ，可直接接到ＦＰＧＡ的Ｉ／Ｏ口，只需应用带来了低风险、低成本和低功耗的最佳平衡。把接口电平配置成ＬＶＣＯＭＳ１．２Ｖ，高速模式下的电平标准
本文阐述如何在ＦＰＧＡ上进行ＭＩＰＩＣＳＩ一２接口设计，实现高清摄像头数据采集、显示、接口转换，把ＭＩＰＩ接口摄像头应用到更广泛的其他电路系统中，加快系统开发，节省成本。１系统设计原理ＭＩＰＩＣＳＩ一２图像采集系统如图１所示，整个系统由ＣＣＤ图像传感器、ＦＰＧＡ、ＤＤＲ、ＦＬＡＳＨ存储器组成。ＣＰＵ使用ＳＯＰＣ，ＣＣＤ驱动模块、ＵＳＢ驱动模块、ＬＣＤ驱动模块、ＤＤＲ管理模块等在ＦＰＧＡ内部设计。ＣＣＤ图像传感器经光电转换，把采集到的图像经ＭＩＰＩ接口传到ＦＰＧＡ，ＦＰＧＡ解码后把图像存储在ＤＤＲ，后分两路输出，一路送到ＬＣＤ显示屏实时显示，另一路转换成ＵＳＢ接口输出。２软硬件设计２．１硬件设计

一种基于I^(2)C总线的温度监控电路的设计

一种基于I^(2)C总线的温度监控电路的设计
代明清;赵谦;花飞
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2022(52)4
【摘要】CPU处理器是嵌入式系统的核心器件,温度异常会影响系统的可靠性及寿命,为了监控CPU处理器的温度,设计实现了一种基于PowerPC处理器和数字测温芯片的温度监控电路。

详细介绍了电路硬件结构、工作原理、软件设计流程及配置方法。

电路以PC8640为主处理器,以ADT7461为测温芯片,通过I^(2)C总线实现了对处理器温度与产品温度的实时采集及监控,并具备超温报警功能。

验证结果表明,电路能够精确获取到处理器温度及产品温度,工作性能稳定、可靠性高、实时性好,满足设计需求。

【总页数】5页(P112-116)
【作者】代明清;赵谦;花飞
【作者单位】航空工业西安航空计算技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN274.2
【相关文献】
1.基于RS-485总线的远距离温度监控系统的设计
2.基于Modbus总线的智能烘房温度监控系统的设计
3.基于CAN总线的智能微喷灌监控系统中下位机的硬件电
路组成与设计4.基于RS-485总线的多点温度监控系统设计5.基于CAN总线的分布式锅炉炉膛温度监控系统设计
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第２１卷第２２期
Ｖ０ｌ＿工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３年１１月
Ｎｏｖ．２０１３
基于ＰＣＩｅ总线的红外探测器图像采集系统设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ
ＣＡＯＸｉｎ — ｒｉｎｇ，ＬＩＵＹａ－ｂｉｎ
存储。性能稳定可靠。系统适用于高帧频、大数据量的红外探测器图像实时采集。
关键词：ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ；红外探测器；图像采集；软件设计中图分类号：ＴＮ８５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１３）２２ — ０１８８一ｏ３
曹欣延．刘亚斌
（北京航空航天大学北京１００１９１）摘要：文中介绍了一种基于ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）总线的高速红外探测器图像采集系统，重点介绍了ＰＣＩｅ图像采集卡和系统的软件设计。ＰＣＩｅ图像采集卡基于ＦＰＧＡ的硬件结构，采用ＬＶＤＳ（ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇ）信号采集高速红外探测器图像数据．通过ＰＬＸＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司的ＰＥＸ８３１１实现ＰＣＩｅ总线２．５Ｇｂ／ｓ高速串行数据的收发。系统的软件设计包括驱动程序和应用程序两部分。经测试与验证．该系统能完成红外探测器图像数据的实时采集、处理及
（ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＰＣＩｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｂｏａｒｄａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅＰＣＩｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｂｏｒｄａｕｓｅｓＦＰＧＡａｓｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａｄｏｐｔｉｎｇＬＶＤＳｔｏａｃｑｕｉｒｅｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｉｆｒｎａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｍａｇｅｄａｔａ．ＴｈｅＰＬＸ＂ｓＰＥＸ８３１１，ａＰＣＩｅｔｏｇｅｎｅｒｉｃｌｏｃａｌｂｕｓｂｒｉｄｇｅ，ｉｓｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈａｓｔａｎｄａｒｄＰＣＩｅｐｏｒｔｐｒｏｖｉｄｉｎｇ２．５Ｇｂ／ｓｈｉｇｈ — ｓｐｅｅｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅ．ｈｅＴｓｏｆｔｗｒｅａｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｓｄｒｉｖｅｒｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｅｒｆｏｒｍｒｅｌ－ａｔｉｍｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｍａｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅｌ－ａｔｉｍｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｉｎｆｒｒｅａｄｉｍａｇｅｗｉｔｈｈｉｇｈｌｆａｍｅｒａｔｅａｎｄｍａｓｓｉｖｅｄａｔａ．