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随着空间技术的进步,气象观测、地理测绘等任务需要通过航天CCD相机获取高分辨率图像。为保证在轨期间星载图像采集处理单元的正常工作,需要在地面对其进行充分测试。航天CCD相机价格昂贵易损坏,且难以灵活输出不同分辨率、特定内容的测试图像。因此,采用CCD相机与图像采集处理单元进行联调测试并不方便。根据某卫星图像采集处理单元地面测试设备研制要求,本文设计实现了一个基于PCIe-Camera Link的图像信号模拟源,并对高速数据传输和缓存等关键技术进行研究。该模拟源通过PCIe接收上位机下发的图像数据,经过数据缓存、协议转换和电平转换等处理,以标准Camera Link格式输出。首先,根据图像模拟源的功能和性能指标要求,提出系统总体设计方案。为体现模块化、通用性和可拓展性的设计思路,模拟源硬件系统分为FPGA主控板、高速传输接口板和Camera Link输出板。FPGA主控板包含FPGA芯片及DDR3存储芯片,高速传输接口板包含PCIe、光口等多种通用传输接口,Camera Link输出板包含Camera Link驱动芯片及接口,三个独立子板通过高速连接器互连。然后,介绍了图像模拟源FPGA程序设计方案。FPGA程序包括PCIe数据接收单元、图像数据缓存单元以及Camera Link图像输出单元。PCIe数据接收单元通过PCIe DMA方式接收图像数据;图像数据缓存单元通过DDR3对图像数据进行数据缓存;Camera Link图像输出单元实现图像以Camera Link格式输出。最后,设计测试方案对图像模拟源进行整体测试。设计上位机软件,对PCIe数据传输模块、DDR3数据缓存模块、Camera Link输出模块分别进行模块测试,在此基础上利用图像采集板卡构建“计算机-图像模拟源-图像采集卡-计算机”的闭环测试回路,进行模拟源的整体测试。测试证明,本文设计能够实现预定功能,满足技术指标要求。本文设计的图像信号模拟源能够支持多种分辨率、任意内容的图像输出,可灵活选择不同的Camera Link配置模式,采用全FPGA实现,可实现高分辨率图像的实时输出。本研究成果被应用于某卫星图像采集处理单元的地面测试,可以显著强测试的灵活性、全面性和可靠性,提高测试效率,降低CCD相机损坏风险和测试成本。