资料介绍
本文档的主要内容详细介绍的是如何使用FPGA和PCI总线实现天文图像实时采集与处理系统的设计。
提出了一种基于FPGA和PCI总线的天文图像实时采集与处理系统设计;其包括硬件结构、FPGA数据获取和传输逻辑。该系统能够在FPGA中实现对最高峰值是660 MB/s,均值为200 MB/s,帧速率是2500帧/s的高速CMOS相机天文图像数据的实时采集和处理,并由桥接芯片PCI9656通过PCI总线传输给PC机进行进一步处理。
随着成像技术的不断发展和进步,与基于CCD(电荷耦合器件)成像技术的相机相比,基于CMOS(互补性金属氧化物半导体)成像技术的相机具有省电、响应速度快、反应驱动速度快、容易达到高像素以及可以随机调整观测者感兴趣的输出图像窗口、输出图像帧频高和输出图像数据速率高等特性,并且还具备体积小、制造方便和成本低等优势,因而在天文探索领域逐步得到了广泛的应用。然而,CMOS相机输出的数字化图像分辨率高、信息量大,使后续的传输、处理等过程的实现变得极为困难,从而给整个图像系统的设计与实现带来了巨大的挑战。如在某光学天文台地面观测站一个实时观测太阳黑子的工程项目中,所采用的符合CameraLink标准(一种高速数字图像接口标准)高速、高性能CMOS相机输出的天文图像数据输出最高峰值可达600 MB/s,均值为200 MB/s。为解决这些问题,笔者提出了一个系统设计,其基于FPGA(field program gate array)芯片,通过高效率的PCI(peripheral component interconnect)总线,构建了一个高性能的图像采集处理系统,能够完成该天文台的所需天文图像的实时采集和处理。
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