● 摘要
随着现代化测试系统的快速发展,基于CPCI总线的计算机结构越来越满足不了测试系统对于实时、高速、海量数据处理的要求。本文将通过对基于CPCIe X4总线接口技术的研究,提出并设计实现了一种新型的高速LVDS红外图像数据采集方法,并将这种方法应用于实际工程。
本文的研究工作是紧密围绕某型红外导引头的高速LVDS图像数据采集卡的研制而展开的。文章首先提出了高速LVDS红外图像数据采集方案,为了解决PCI/PCI-X总线制约系统发展的瓶颈效应,采用第三代I/O总线技术PCI Express实现强实时、海量数据的传输,然后通过对各个功能模块进行评估和论证,完成系统方案设计。
本文重点研究了高速LVDS红外图像采集模块和CPCIe X4总线接口的设计。通过对红外导引头图像数据格式进行分析和解码,同时为了防止传统转储方法容易产生数据溢出的现象,采用两片大容量SRAM实现图像数据的乒乓操作,使得接收模块能够在重负荷下正常工作。该系统以CPCIe工控机作为开发平台,采集卡选用集成有4通道PCI Express IP硬核的Cyclone IV GX系列FPGA,实现CPCIe X4总线接口设计,提供高达16Gb/s的有效带宽,全面提升I/O总线的传输性能。本文还介绍了基于Windows操作系统的WDM模型驱动程序,并开发出友好的可用于测试和验证的上层用户界面。
最后,通过搭建以CPCIe总线为核心的硬件测试平台,对基于CPCIe X4总线的高速LVDS红外图像数据采集卡进行了功能验证和性能测试。经过长时间的拷机测试,采集卡工作稳定可靠、性能优异。
基于CPCIe X4总线的测试设备在今后的航空航天测控领域中,必将有着越来越广阔的应用价值,因此本课题的研究必将具有巨大的潜在经济效益和应用价值。
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