高帧数字图像采集和传输技术在国防安检系统上有着重要的应用。我国对于安检机领域的研发正处于快速上升的时期,随着科技发展,如何将图像信息更快速、清晰、准确的反映在上位机端成为了不仅是我国更是世界研发安检技术的一个难题。半导体行业在发展,FPGA与芯片的技术也越来越好,结合FPGA芯片的优势和当前安检机对数字图像高质量的需求,本文设计并实现了基于FPGA平台并应用于安检机设备的高帧数字图像采集和传输系统。本文的主要研究工作包括:第一,对应用于安检机设备的高帧频数字图像采集与传输系统进行了模块化设计,包括了实物图像探测模块、图像数据的采集模块以及图像数据的传输模块。三者之间的关系是实物图像模块将穿过被测物体的X射线光信号转化为电信号并通过电荷放大器对电荷进行放大,放大后的电荷进入图像数据采集模块通过16bitsADC将模拟信号转换成数字信号对图像数据进行处理,转换成数字信号后进入图像数据传输模块通过自定义传输协议以及千兆以太网协议将图像数据最终传输到上位机。其中使用闪烁体探测器为主的X射线探测器对图像数据进行探测,使用32通道电荷放大器对电荷进行放大,使用16位的SAR ADC进行模拟信号转数字信号,并对电荷放大器和ADC进行了逻辑设计。第二,对多块数据采集板的级联进行了链式传输设计,应对多块不同采集板之间的跨时钟域数据传输的稳定性问题,设计了握手模块以及多时钟相位选择的方案进行解决。采用前导码识别的方法对多块数据采集板的数据汇总到数据传输板的方式进行了设计。第三,在数据传输板和上位机通信方式上设计了基于FPGA的千兆以太网模块,包括了对以太网传输协议中应用层、传输层、网络层和数据链路层的设计,使用全双工UDP/IP协议的用户自定义封装格式对TCP/IP协议进行简化,使用RGMII接口对FPGA控制芯片与网卡PHY芯片的接口进行优化,完成了图像数据和有效指令在数据传输板与上位机之间的标准以太网数据帧形式传输。本文基于Altera公司的CycloneV系列FPGA芯片以及Realtek公司的RTL8211系列PHY芯片,采用Verilog HDL硬件描述语言完成了对高帧数字图像数据采集与传输系统的逻辑控制,时序设计,使用Modelsim完成功能仿真验证,使用Signaltap进行板级仿真验证,使用wireshark在PC端完成对千兆以太网数据传输准确性和速度的验证。实现了在千兆的图像传输速度下从传送带上探测图像到使用数据采集板采集图像数据最后使用数据传输板将图像数据通过千兆以太网接口传输到上位机的系统。