江苏集速办公用品有限公司简介

利用近年来提出的一些高速度、高性能的接口，采用现在应用很广的 Nand Flash大容量存储芯片提出一种板载存储的高速图像采集系统。

利用高速接口和存储器，设计出一种高速图像采集系统方案。整个高速图像采集系统构成如图所示，包括数据输入采集模块、显示模块、存储模块、数据输出模块和核心控制芯片 FPGA。

FPGA 是系统的控制核心，所有模块都由 FPGA 联系起来，图像数据每一步的流向都是由 FPGA 来控制的。

数据输入采集模块的作用是接收数字相机传输来的图像视频信号并且传到FPGA 上以供后续操作。采集接口只有一种，就是当下非常流行的高速相机接口Camera Link。Camera Link 接口接收相机传输来的 LVDS 信号转化为系统内部使用的 TTL 信号送给 FPGA。

显示模块是一种可选择的辅助作用，用于在采集过程中观察所采集到的图像或者采集后重放存储芯片内储存的图像信息。显示模块的接口是 DVI 接口，使用时连接 DVI 显示器方可工作。

存储模块是此高速图像采集系统的核心，FPGA 接收到采集的图像数据，经过高速缓存，最终储存在系统内。使用DDR2 SDRAM 来进行数据缓存，最终存储在 NAND Flash 存储器内。 所存数据最终是要上传到计算机来进行处理或者存储的，数据输出模块就是这个作用。

与计算机连接使用的是 USB3.0 接口，USB 接口是计算机上最常见的接口，新版本的 USB3.0 也在各方面性能有了很大的提高。

本 系 统 使 用 的 FPGA 是 Xilinx 公 司 生 产 的 Spartan-6 系 列 芯 片XC6SLX25-3FG484C。Spartan 系列是 Xilinx 公司面向普通工业、商业的领域的低成本系列芯片。新一代 Spartan-6 系列不仅拥有业界领先的系统集成能力，同时还能实现适用于大批量应用的最低总成本。与上一代 Spartan 系列相比，该系列芯片功耗仅为其 50%，且速度更快，连接功能更加丰富全面。

电源是系统设计中非常重要的一部分，如果电源不稳定，就会对电路的正常工作造成影响，不但电路运行会出现问题，而且会影响器件的使用寿命。在电源设计上，为了保证每个器件都能正确获得其所需电压，就要考虑电源传输过程中的阻抗，也要顾及尽量消除电源噪声等影响。

采集模块就是 Camera Link 接收部分，使用的是 National Semiconductor 公司的 LVDS 接收芯片 DS90CR288A，此芯片接收四对 LVDS 信号并转化为 28 位LVTTL/LVCMOS 数据，最高支持 85MHz 像素时钟，也就是 2.38Gbit/s 的数据传输速度。芯片典型应用如图所示，左半部分是相机内的 TTL/CMOS 信号转化为 LVDS 信号输出，右半部分是本系统接收连接线传来的四对相机 LVDS 信号和一对时钟信号经过 Camera Link 接口后，由 DS90CR288A 芯片转化回 28 路LVTTL/LVCMOS 信号。

显示模块的视频接口使用的是 DVI 接口，在系统设计中既包含 DVI 视频输入接口，也包含了 DVI 视频输出接口。其中输入接口的目的是在系统调试过程中，利用 DVI 输入的图像数据进行后面存储功能的调试，就不详细介绍了。而 DVI输出接口的作用则是对采集模块 Camera Link 采集来的图像数据进行显示，可以采集来实时显示，也可以用来显示之前存储在系统中的图像信息以作验证之用。

存储模块是 FPGA 接收到 Camera Link 接口采集来的图像数据先经过 DDR2 SDRAM 缓存，然后存入 NAND Flash 中。所以该模块主要包含 DDR2 SDRAM 和NAND Flash 两个部分。

图像采集系统的作用是把采集到的数据上传到计算机上，本设计虽然着重于使用方便的图像采集板载存储，但最后肯定要把图像上传到计算机进行存储、处理、分析等工作。USB 接口几乎是现在最流行的计算机接口，USB3.0 的提出也解决了之前版本速度偏低的问题，可以将图像数据快速传输到计算机上。