一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统

摘要

本发明公开了一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，包括工业局域千兆以太网络、基于GigE接口的摄像机、工业计算机、基于GigE接口的数字图像采集嵌入式设备，其中基于GigE接口的数字图像采集嵌入式设备为系统的核心设备。本发明实现了基于GigE接口嵌入式图像的多路同时采集，具有传输速率高、图像传输失真率低、组网方便、安装维护方便等优点。设计了一种基于GigE接口的数字图像采集嵌入式设备，专门采集局域网络中GigE摄像机图像数据。基于本发明开发的嵌入式系统可广泛应用于基于机器视觉的工业生产现场监控。

主权项

一种基于GigE接口的嵌入式并行多路数字图像采集系统，其特征在于，包括：工业局域千兆以太网络、至少一台基于GigE接口的摄像机、至少一台计算机和至少一台基于GigE接口的数字图像采集嵌入式设备；其中摄像机、计算机和图像采集设备连接于工业局域千兆以太网络内，通过以太网实现相互通信；局域网内摄像机、计算机、嵌入式采集设备总数最大为255个；摄像机将图像数据将GigE接口数据包的方式通过网络双绞线传输到图像采集嵌入式设备；每个采集嵌入式设备包括千兆以太网物理层电路、FPGA核心电路、DSP核心电路、SDRAM、Flash、FIFO；其中千兆以太网物理层电路包括互相连接的通用RJ45接口和千兆物理层芯片；FPGA核心电路由一片FPGA及外围与FPGA连接的时钟电路和滤波电路组成，程序由Verilog HDL硬件编程语言进行开发，硬件逻辑模块包括系统仲裁模块以及分别与系统仲裁模块通信连接的图像数据预处理模块、GigE接口硬件解析模块、网络数据收发模块、SDRAM控制模块、Flash控制模块和FIFO控制模块；网络数据收发模块通过FPGA与以太网物理层电路相连，分别完成接收GigE接口数据包和发送预处理后图像RGB数据；GigE接口硬件解析模块接收摄像头发送的数据包，按照接口标准解析数据包获取图像的RGB数据；图像数据预处理模块对解析得到的原始图像数据进行预处理；SDRAM控制模块通过FPGA接口与片外SDRAM相连接，对SDRAM实现配置、读写数据，SDRAM为图像数据帧缓存；Flash控制模块通过FPGA接口与片外Flash相连接，对Flash实现配置、读写数据 和擦除操作，Flash为数据备份存储器；FIFO控制模块通过FPGA接口与片外FIFO相连接，对FIFO实现配置、读写数据，FIFO为FPGA与DSP间数据交换桥；系统仲裁模块协调各个硬件逻辑模块之间的数据交换；DSP核心电路包括一片DSP处理器及外围与DSP处理器连接的时钟、滤波电路，运行图像处理算法处理从FPGA处获取的图像数据；计算机作为系统上位机，用于显示和存储图像和图像参数及配置系统参数。