随着工业相机的快速发展和相机接口速率的逐渐攀升,对图像采集存储设备的指标和功能带来了极大挑战。目前采集存储设备体现出更清晰、更高速、更长时和更小巧的发展趋势。工业相机在采集高分辨率图像时,需要传输的数据量是十分庞大的,若设备的采集接口或存储接口传输速度有限,必然需要使用降帧或抽帧的方式来处理图像,但会使得图像数据的精度有所降低;同时在长时间的高精度图像数据采集存储过程中,因为每帧图像的数据大且采集时间长,所需的存储速度和存储容量也十分庞大。为解决这些问题,研制一款大容量高速采集存储设备是有意义的。本文主要工作内容如下:(1)比较分析现有架构,提出使用在多种架构中性能更强的基于ZYNQ的硬件系统。根据系统技术指标和功能要求,完成系统硬件总体设计和软件总体设计。利用模块化的方式,将硬件模块和结构设计合理划分,在减短开发周期的基础上,提高了设备可靠性、减小了设备体积。(2)根据硬件总体方案和模块化原则分别设计了ZYNQ主控模块、Cameralink Full80接口模块、高速存储模块、图像上传模块等。并根据各个模块的功能完成其逻辑实现。在实现过程中,使用多个缓存块和存储阵列循环存储的方式解决了单个Micro SD卡存储速度不足的问题;并实现AXI接口的逻辑功能,解决PS端和PL端的通信问题。(3)针对设备采集的高位宽的图像数据设计了较为合理的图像数据流拼接方式和存储方式,并在图像数据存储过程中实现对图像数据叠加时间信息,便于存储数据的索引管理及导出。同时完成图像上传功能并设计了一套相应的上位机软件用于图像数据的导出和相机的配置。(4)针对设备提出调试方案,并对重要参数进行实际测试,也对图像数据存储流程进行了验证,最终完成了设备的整体调试工作。本文最终研制出一套总容量1T、最大采集速度471MB/s和最大存储速度695.2MB/s的大容量高速采集存储设备,同时可以通过更换更大容量的Micro SD卡和拓展存储阵列的方式来获得更加优秀的性能。该设备容量大、采集存储速度快、成本低、可扩展性强,能够应用于多种探索领域。