基于1394高速图像传输接口的设计

论文摘要

图像采集处理技术在信息化社会中占有非常重要的地位,在工业检测,医疗设备,军事,消费电子等领域有着广泛的应用。现今,随着数字技术的进步与发展,图像传输和处理的数字化成为必然的发展趋势。利用高速串行技术进行数字图像传输克服了以往并行传输方式距离短、易受干扰、成本高、软硬件复杂和可维护性差等缺点,也解决了传统串行传输方式通信速率低的瓶颈问题。最早为视频图像传输设计并逐渐成熟的IEEE 1394高速串行总线技术,为满足高速图像传输提供了很好的契机。本文是一项图像快速传输与处理课题的先期研究,图像采集部分采用的是面阵CCD摄像机,图像处理系统则采用了数字信号处理器DSP为主控单元。根据实验系统的要求,设计了一种基于IEEE 1394总线的高速图像传输接口,此接口符合1394图像传输协议要求,具有高速稳定传输大批量数据的特点。本文首先阐述了IEEE 1394总线的体系结构及相关的通信协议。然后,结合所采用的1394协议控制芯片TSB12LV32和TSB41AB3,对这一接口卡的硬件电路部分给出了设计方案。并且,在本文的软件设计中,采用FPGA作为接口卡的主控器,实现接口芯片的初始化,数据包的构造与发送等功能。其中,对固件编程进行了详尽的讨论,并完成了接口卡的调试过程。综上所述,本文为1394总线接口的具体实现形式进行了有益的探索,为后续图像的快速处理打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 课题的技术背景—IEEE 1394 概论
• 1.2.1 IEEE 1394 的发展历程
• 1.2.2 IEEE 1394 的性能特点
• 1.2.3 IEEE 1394 与USB总线的比较
• 1.2.4 IEEE 1394 的应用
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第2章 IEEE 1394 体系结构
• 2.1 IEEE 1394 的拓扑结构
• 2.1.1 节点体系结构
• 2.1.2 拓扑结构
• 2.1.3 寻址方式
• 2.2 IEEE 1394 的协议结构
• 2.2.1 串行总线管理层
• 2.2.2 事务层
• 2.2.3 链路层
• 2.2.4 物理层
• 2.3 IEEE 1394 的通信模型
• 2.3.1 等时传输方式
• 2.3.2 异步传输方式
• 2.4 总线仲裁
• 2.4.1 异步仲裁
• 2.4.2 等时仲裁
• 2.5 1394 总线的自动配置
• 2.5.1 总线复位（总线初始化）
• 2.5.2 树标识
• 2.5.3 自标识
• 2.6 1394 总线管理
• 2.6.1 循环控制器
• 2.6.2 等时管理
• 2.6.3 电源管理
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 系统的设计架构
• 3.1.1 系统拓扑架构
• 3.1.2 系统中的CCD
• 3.1.3 系统中的DSP
• 3.1.4 1394 接口卡
• 3.2 1394 控制芯片的选取和设计
• 3.2.1 1394 链路层的设计
• 3.2.2 1394 物理层的设计
• 3.2.3 1394 物理层和链路层芯片的连接设计
• 3.3 FPGA设计部分
• 3.4 接口卡与DSP评估板的接口部分
• 3.5 电源设计
• 3.6 电路板设计应注意的问题
• 3.7 本章小结
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 系统的软件框架
• 4.2 上层应用软件设计
• 4.3 FPGA逻辑模块结构
• 4.3.1 初始化和芯片配置模块
• 4.3.2 中断控制模块
• 4.3.3 数据包传输模块
• 4.3.4 数据存储模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的调试实验
• 5.1 1394 控制电路调试
• 5.1.1 硬件电路的测试
• 5.1.2 控制电路的调试
• 5.2 系统联调实验
• 5.2.1 与CCD的联调
• 5.2.2 与DSP的联调
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢