基于SOPC技术的高速图像采集控制系统的设计与研究.pdf

第24卷第6期
传感技术学报
Vol 24 No 6
201年6月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTLATORS
lune 2011
Desin and Research of a High-speed Image Acquisition System Based on SO. Technology
SHANG Yuanyuan YANG Xinhua.XU Dawei. ZHAO Xiaoxu. NU Huizhuo
College of Information Engineering, Capitl Normal University, Beijing 100048, China
Beijing Engineering Research Center of High Reliable Embedded System, Capital Normal University, Rejing 100048, China
Abstract: Based on SOPC( System on a Programmable Chip )technology, some peripherals embedded in Avalon bus
were customized and utilized in image acquisition wnit, compression unit and storage unit, and these measures m
proved the speed of the whole imaging system. The data is compressed to three-fourths of the original. A custom
DMA is designed for transferring the image data to the two caches of the SDRAM, This approach discards the meth
od that FIFO must be put up in the traditional data acquisition system. And therefore, it reduced the CPU Lask for
data transferring. At the same time, the image acquisition and the data transmission can complete a parallel job to
improve the system efficiency. Finally, the design is worked on an 2kx2k high-speed CMOS image system, and the
test results show its feasibility and flexibility in high-speed image acquisition applications
Key words: image acquisition system; SO]C; DMA controller; parallel processing; high
EEACC. 6140C
doi:10.3969/j.issn.1004-1699.2011.06.017
基于SOPC技术的高速图像采集控制系统的设计与研究
尚媛园”,杨新华,徐达维,赵晓旭,牛慧卓
首都师范大学信息工程学院,北京100048;
高可靠嵌入式系统技术北京市工程研究中心,北京100048
摘要:针对高速图像采集控制系统中带宽不足的问题,应用SOPC( System on a Programmable Chip)技术在 Avalon总线中嵌
人自定义外设完成图像采集、图像数据压缩和图像存储,大大提高了系统的成像速度。首先,通过在图像采集端对数据进行
流水线压缩编码的方法,将数据量压缩为原来的四分之三。然后,基于VHDL设计并实现DMA控制器,该自定义DMA控制
器可以把图像数据直接存人 SDRAV中的炳块缓存区,省掉了传统数据采集系统中必须使用FIFO对数据进行缓存的环节,减
轻了CPU的数据传输任务。另外,通过将系统图像采集模块和数据传输模块的并行化处理,提高了成像系统工作的效率。最
后,在2kx2k高速CMOS成像系统上进行了实现,通过速度测试和成像测试验证了该图像采集控制系统设计的可行性与灵活
性
关键词:图像采集;SOPC;DMA控制器;并行处理:高速
中图分类号:TP317.4;TN911.73
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2011)06-0864-06
目前图像采集主要应用CD和CMOS图像传像质量或达到人们预期效果,然后在把图像数据通
感器获取原始模拟图像信号,然后通过AD将模拟过高速总线存储在硬盘或SD卡等存储介质中或把
信号转换成8位、10位或12位等不同数字信号,由图像发送至显示设备23。文章中应用SOPC技术
于AD变换速度和存储器读写速度不统一,数据不把图像采集控制,数据压缩编码、数据存储等任务全
能直接从AD进入存储器,中间必须要加一级FIFO部在自定义外设中完成,彻底减轻了嵌入式CPU的
进行数据缓存,然后应用DMA或CPU主动把数据数据处理任务,成像系统的成像速度仅仅取决于传
搬移至存储器( SDRAM)中'。当一帧图像采集感器的像素读出速率和光线环境,为实现高实时图
完成后利用计算机软件或其他的大规模集成数字器像采集提供了可借鉴设计方案。
件,对图像信息进行数据压缩运算或处理,以提高图
数字系统的设计是一个把算法转化为实际数字
项目来源:国家自然科学基金面上项目(10603009);北京市科技新星项目(2008B57);北京市属高等学校人オ强教计划项目
收稿日期:2010-12-03修改日期:2011-02-14