基于FPGA的Camera Link数字相机接口设计(2)
对于我个人而言，由于本次研究的这个课题的重点是利用FPGA来进行接口的设计，FPGA作为一门实用的技术之前就在EDA设计和数电课上给我留下了深刻的影响，此次毕业设计我又在之前的基础上面对FPGA的开发和应用进行了进一步的学习，这对于我将所学习的东西应用于实际当中有着很大的意义。同时作为一名工科的学生学习并掌握一些硬件编程的知识将会为我以后的学习和工作奠定良好的基础。同时我希望这次毕业设计出来的Camera Link接口可以被利用与实际的工作中去，为整个图像数据传输处理系统提供帮助。
1.2国内外研究背景
在嵌入式图像处理技术的发展和应用的同时，它的前端即图像的采集和获取技术也在受到极大的关注，因为图像采集和获取系统在很大的程度上会影响到经过处理之后的图像的分辨率。高速，高集成度，高分辨率，高可靠性随之也成为了图像数据采集和获取系统所追求的目标和发展的大方向。在生活中的各个领域，图像的采集系统都被予以重任，比如说在监控系统，远程监控，工业控制，图像模式识别这些领域中都是以图像的获取和采集作为最前端的系统。那么在如此之大的需求之下如何实现图像采集系统向着更大的数据量，更低廉的成本，更高的可靠性的方向进步便成为了人们重点研究的任务。电子技术的发展带来的是FPGA技术的更加广泛的应用。由于FPGA可以进行并行运算使得其具有了高速的性能，同时它还拥有着灵活的优势，所以目前它已经逐步替代原有MCU、DSP成为了进行图像数据获取处理的理想方案。
1.3论文的主要内容
论文着重讲述了基于FPGA进行Camera Link接口设计以及后续的有关于图像的传输和处理。本论文将用第二章来讲述有关于FPGA开发设计的基本原理以及FPGA开发平台Xilinx ISE的应用。之后会在第三章讲述Camera Link接口设计以及后续的DDR2 SRAM控制模块的设计，其中包括设计接口的原理，以及控制模块各个接口的介绍和仿真模块的构建。最后会在第四章介绍有关于整个接口系统的软硬件仿真，其中利用ISE自带的软件仿真对test bench进行仿真，利用Chipscope进行硬件仿真。
2 基于FPGA设计的原理
2.1 FPGA简介
现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Arrays， FPGA）是一种可编程实用的信号处理器件，用户可通过改变配置信息对其功能进行定义，以满足设计需求。与通用DSP（Digital Signal Processing）器件相比，由于FPGA是使用并行架构而DSP使用的是串行架构，并且普遍而言并行架构可以在相同的时间之内执行更多的任务和处理更大的数据，所以在一般情况下FPGA的性能要好于DSP。在进行高性能的运算过程中，例如需要进行大规模数据处理，就需要使用具有DSP运算功能的FPGA模块或者人们也可以将FPGA和DSP进行协同处理。
FPGA芯片主要由7部分组成，分别为：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。
2.1.1可编程输入输出单元
可编程输入/输出单元简称I/O单元，作为FPGA和其外部电路连接的桥梁它的工作是完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配要求，下面是I/O单元的结构图。FPGA内是依据I/O标准的独立支持类型来对按组I/O分类的。人们可以利用软件将I/O进行配置目的是可以使其和不同的电气标准和I/O物理特性相匹配，同时还可以通过软件完成调整驱动电流的大小，改变上、下拉电阻的功能。I/O单元的结构图
在实际的应用中外部的输入信号可以先储存到I/O模块之后再传输到FPGA中也可以不需要储存直接进入到FPGA当中。
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