基于FPGA的航空数码相机的高速数字存储系统设计

【类型】学位论文

【作者】吴亚坤 

【关键词】 航空数码相机 高速数字存储系统 FPGA 航空摄影测量 数字航摄仪

【摘要】在航空摄影测量中，数字航摄仪利用CCD采集图像信号，产生了大量高速的图像数据。这要求航摄仪的数字存储系统能够及时、准确、可靠地接收并存储这些图像数据。本文设计完成了一种基于FPGA的应用于航空数码相机的高速数字存储系统。本文的项目依托是国家高技术研究发展计划(863计划)的课题：“新型大幅面两用型航空摄影仪的关键技术研究”。该数字存储系统以VHDL语言为主要开发语言，包括存储、导出、清空功能。存储功能指可靠地存储所拍摄的图像数据；导出功能指将存储介质中的数据导出至PC机以便后续的图像处理工作；清空功能指的是清空系统中有关本次拍摄作业的信息，为下一次拍摄作业做好准备。经过调试验证，本系统能够很好地满足项目提出的指标要求。 本文采用了IDE接口硬盘作为存储介质，利用ATA-5协议中的UltraDMA模式4来操作硬盘以达到高速存储。论文中介绍了硬盘的种类、原理并分析了ATA协议。FPGA为整个系统的控制核心，其内部所设计的IP模块配合NIOSⅡ软核处理器形成了一个SOPC系统。本文所设计系统的优点在于，第一，数字存储的全部功能集成在FPGA内部实现，为真正的单片系统，大大缩小了电路板的体积和复杂度；第二，系统的软硬件分工明确，数据传输部分均用IP核来实现，软件不作干预，大大提高了系统的速度；第三，FPGA具备天然的灵活性，可以在原来的硬件平台基础上增删IP核，以适应新的应用或提高系统性能。 测试结果表明，以UltraDMA模式4工作的硬盘的平均存储速度可以达到56MB/s，十分接近UltraDMA模式4下硬盘的突发速率66.6MB/s。也就是说在UltraDMA模式4的前提下，本系统基本使硬盘达到了它的极限速率。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】段晓辉

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