基于FPGA的千兆以太网数字视频图像采集系统

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随着图像传输、监控技术的发展,数据通信量越来越大,系统内各子系统的通信量也越来越大,这无疑对数据传输系统的实时性、稳定性和高效性都提出了更苛刻的要求。对于视频数据的高速大量传输,传统的百兆以太网采集方案或USB采集方案等传输手段在速度和距离上已经无法胜任。千兆以太网因为具有良好的继承性和很多优秀的新特越来越多的应用于数据采集系统中。   在本课题中,针对640×512制冷型红外热像仪中大量数据的实时传输需求,设计了一种基于千兆以太网的数字视频图像采集系统。直接使用Marvell公司的PHY芯片88E1111与Altera公司的FPGA进行通信,基于UDP协议将采集到的数据传输到电脑中。   本课题通过编写FPGA模块程序和电脑应用程序来完成数字视频图像的采集任务。FPGA模块负责驱动88E1111芯片,并完成视频数据的封装和发送。模块中使用了FPGA内部的FIFO进行跨时钟域数据转换和处理;在封装模块中数据完成了以太网封装,加上了以太网帧头、IP包头、UDP包头和校验位等;CRC模块使用16位并行算法对数据包数据进行了校验计算;芯片驱动模块将待传输的数字视频图像数据和控制信号转换成了RGMII模式下可用的数据和控制信号。在电脑终端编写应用程序,负责接收88E1111芯片传输过来的视频图像,利用socket套接字进行编程,多线程进行图像的实时接收、显示和存储,以供后续进行红外图像的检测搜索和跟踪处理。   在本课题中,以QuartusⅡ软件和C++Builder软件作为开发工具,VHDL和C++作为开发语言。实验表明,此图像采集方案速度快、稳定性高,可以高质量的完成数字视频图像的采集任务。
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