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博客

基于FPGA CycloneIII的四路CameraLink图像输出信号源处理板

已有 464 次阅读2012-8-9 11:54

 

1、板卡概述
  本板卡的图像信号源主要为了模拟图像显示的过程,通过FPGA芯片CycloneIII EP3C40F484C8产生供图像显示所需要的行、场信号,并产生有一定规律变化的灰度值图像数据。此信号源可供图像采集系统进行系统功能测试、验证和硬件调试;可通过图像采集卡设备把信号源产生的图像显示出来,从而能在显示屏幕上看到需要显示的图像效果。
  此设计的信号源是为了给以多路图像合成控制器图像为核心的采集系统提供图像源,即作为模拟初级配置(Base Camera link)的相机输入图像数据。而图像采集系统则利用多路图像合成控制器将前端输入的16个Base Camera Link通道图像数据合并转换成一组CameraLink数据输出,利用计算机上安装的CAMERA LINK采集卡将图像数据采集到PC机并进行最终的大幅图像的显示处理和存储。

 

2、技术参数
  1) 图像信号源的硬件结构
    该图像信号源的硬件结构是基于CPCI-FMC架构的FPGA(型号EP3C40F484)中低端产品验证平台。基于FMC连接器快速搭建验证平台,是Xilinx新一代开发板率先使用的板间互联的形式,目前很多公司开发相适应的子卡进行连接调试。本板卡利用ALtera的CycloneIII EP3C40F484C8芯片开发满足中低速的应用平台,并且结合CPCI几何架构,除了能满足简单的验证之外,并能快速搭建基于CPCI架构的高端稳定抗震的产品。

  2)板卡物理机械组成
    信号源整套板卡如上图2的实物图所示,其板卡物理机械部分是由一块载板和两块小子板组成。载板为基于CycloneIII系列的EP3C40F484C8芯片和FPGA图像缓存SDRAM和载板两侧是FMC接口母座为主构成的;而两块子板为基于FMC接口的CameraLink子卡模块构成。其两块子板分别位于载板两侧的对称位置。

  3)基于EP3C40F484C8芯片的载板介绍
    载板主要组成部分为EP3C40F484C8芯片、图像缓存SDRAM、 FMC接口。
    a)、FPGA芯片
      根据本系统的运算性能和外设I/O的需求,选用CycloneIII系列的EP3C40F484C8芯片,它具有39600个逻辑单元、2340Kbit存储单元,126个乘法器、4个PLL, 331个外部独立I/O,最高运行时钟高达300MHz 。该性能已经满足本系统的要求。
    b)、FPGA图像缓存SDRAM
      SDRAM选用两片大容量的SDRAM,MT48LC16M16A2 (4 Meg x 16 x 4 banks)独立挂接在FPGA上,一片可以用于存储图像或者AD等接口数据流,一片可以用于作为内嵌NIOS系统的系统内存使用。
    c)、FMC接口
      FMC连接器是一种高速多pin的互连器件,广泛应用于板卡对接的设备中,特别是在xilinx公司的所有开发板中都使用。该CamerLink子卡模块就专门针对xilinx开发板设计的标准板卡,用于视频信号检测,分析等应用。
      FMC接口,支持2路CamerLink BaseLine 输出。
      CamerLink连接器采用Mini 0.8mm间距的连接器,最大减小板卡空间大小。
      FMC子板大小为:90mmX69mm。安装孔大小为2.7mm。

  4) 基于FMC接口的CameraLink子板介绍

 

3、环境指标要求
  存储环境温度:-50 ℃~70 ℃;
  工作环境温度:-40 ℃~55 ℃。

4、物理特性
  储存温度:-20℃~ +70℃
  存储温度:商业级0℃~ +55℃ ,工业级 -20℃~ +55℃
  工作湿度:10%~80%
5、应用领域
  数字成像,图像分析与测试。
6、软件功能
  信号源在图像有效分辨率5161X5141屏幕范围内,同时输出4路灰度等级不同的16位色图像,且每帧图像灰度逐渐变化。实现屏幕显示4种不同灰度值的图像。FPGA程序实现的图像效果如图所示:

7、使用方法
  开机自动产生CameraLink数据流,数据流的格式:单路输出 5162×5141×2B。像素时钟频率 60MHz。

8、总结
  使用FPGA设计的图像信号源设计方案,结构简单,实现方便,而且具有很强的可扩展性。利用基于Camera Link接口协议的图像信号采用LVDS方式传输,增加了传输距离,提高了传输过程中的信号精度。在地面测试台系统的应用中,该图像信号源运行稳定、可靠,各项指标均能满足各项设计要求。

9、 技术支持:
  直接由板卡开发团队提供技术支持,可以根据用户需要修改原理图和PCB,并升级为图像采集卡,数据播出卡等开发平台。团队也可支持应用程序开发。


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