【摘 要】
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高速图像采集及存储系统是图像数字化处理的基础,高效的数据缓存控制器是系统不可或缺的重要组成部分。DDR3 SDRAM凭借其优异的性能在高速图像采集与缓存领域受到更多的关注。然而DDR3 SDRAM在复杂读写时序下才能正常工作。同时高速图像数据传输时,直接读写单帧数据会存在帧交错现象。保证高效采集的图像数据稳定可靠、传输的图像数据帧完整的研究就很有意义,本文基于Micron公司的DDR3 SDRAM
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高速图像采集及存储系统是图像数字化处理的基础,高效的数据缓存控制器是系统不可或缺的重要组成部分。DDR3 SDRAM凭借其优异的性能在高速图像采集与缓存领域受到更多的关注。然而DDR3 SDRAM在复杂读写时序下才能正常工作。同时高速图像数据传输时,直接读写单帧数据会存在帧交错现象。保证高效采集的图像数据稳定可靠、传输的图像数据帧完整的研究就很有意义,本文基于Micron公司的DDR3 SDRAM采用FIFO+RAM的方法设计高效的存储器控制系统。提出不完全乒乓操作解决帧交错问题,设计多通道采集系统提高有效带宽利用率。本文的主要工作及创新点为:（1）设计以Kintex-7 FPGA为主控制器,DDR3 SDRAM为缓存单元,集图像采集、存储、显示为一体的高速图像数据缓存系统。基于MIG IP核设计DDR3 SDRAM控制器,简化的读写时序。设计不完全乒乓操作,克服传统乒乓操作的弊端,保证高速图像数据传输时图像帧完整,实现稳定可靠、操作简便的高速图像数据采集、缓存系统。（2）针对不同的FPGA芯片,VIVADO自带的异步FIFO IP核格式不同,导致带宽浪费的问题,本文在VIVADO MIG IP核基础上,实现读、写位宽比为10:1的异步FIFO,结合异步FIFO和RAM构建多通道读写缓存控制模块,实现8路分辨率为1920×1080的并行RGB888格式数据缓存,提高带宽利用率。搭建测试系统,分别测试单通道及多通道数据采集系统的有效性,通过显示屏及VIVADO平台ILA逻辑分析仪查看结果。多次测试结果表明:不完全乒乓操作实现的单通道图像采集、缓存系统数据可靠、操作便捷,不存在帧交错现象;多通道高速图像数据采集、缓存系统在Kintex-7 FPGA硬件平台上验证,观察ILA波形图,计算得到的有效带宽利用率可达74.96%。为多通道高效数据采集、缓存系统提供参考。
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