基于IEEE1394总线的高速相机数据传输方案设计

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英文题名：High Speed Camera Data Transmission Designing Based on IEEE 1394 Bus 作者：王桂强 论文级别：硕士 学科专业名称：光学工程 中文关键词：IEEE ; 1394 ; FPGA ; 链路层控制器 ; VHDL设计 英文关键词：IEEE 1394 ; FPGA ; LLC (link layer controller) ; VHDL design 学位年度：2009 导师：温强 学科代码：0803 学位授予单位：哈尔滨工程大学 论文提交日期：2009-05-01

摘要

人类从外部环境所获取的所有信息中,视觉信息大约占80%。为满足人们对图像质量越来越高的要求,图像传感器的像素点数不断增加,响应速度不断提高,这为图像数据的传输增加了困难。
     本文采用的高速相机输出数据为两路160Mb/s的串行数据,每秒8000帧图像,每帧2048个有效像素。针对该相机的特点,本文采用IEEE 1394总线的方式将图像数据传输到电脑的方案设计,并进行了相关的硬件设计和调试。
     本文首先介绍了IEEE 1394,总线的技术特点,包括总线的寻址、拓扑结构、电气特点等,而后对异步传输和等时传输流程进行了详细的说明,并对IEEE 1394,总线规定的各种标准数据包格式做了分析和说明。
     硬件电路设计是本文的重要内容,本文采用FPGA, TI公司的链路层控制器TSB12LV32和物理层芯片TSB41AB1设计1394终端设备,通过6芯电缆与上位机的1394数据采集卡相连接,组建1394总线通信网络。
     最后对硬件程序的设计和调试进行说明,包括相机数据的接收、链路层控制器的访问程序、异步数据的接收和发送、链路层控制器DM端口数据发送等内容。结合GRF和ATF的数据包格式,文章对上位机读取配置ROM和1394终端设备发送配置ROM信息过程做了说明。文中使用状态机来控制各部分电路,完成了部分实验内容。
Among all the information human being gets, image takes 80 persent. In order to meet the demand for higher image quality, the image sensors' pixels grow much more, and their response rates become much faster, which enhances the burden to data transmission circuits.
     The high speed linear CCD camera in this paper has two data channels, and the output data rate is 160Mbit/s each channel. It gives out 8000 frames per second, which has 2048 pixels in single frame. According to these characters, IEEE 1394 bus is introduced in this paper to transmit the data to computer.
     The 1394 characters, such as bus addressing, topology, electrical characteristics and so on are introduced at first. It also tells the principle of asynchronous transmission and isochronous transmission in detail as well as the standard data packets.
     FPGA, LLC (link layer controller) TSB12LV32 and physical layer TSB41AB1 is used in this article in order to construct terminal device. The terminal device is connected to 1394-to-PCI card in computer with a 6 wires cable to make a 1394 net.
     This article analysis the VHDL program, which includes the camera data receiving, accessing program to LLC, asynchronous data communication,DM port transmission and so on. Combining with GRF and ATF data format, it tells the configuration ROM transmitting process. State machines are used to control all parts of circuits, however, the main state machine does not work well, and it just finishes parts of all functions.

引文

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