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      一種用于激光告警機(jī)的圖像采集與處理系統(tǒng)設(shè)計

      作者: 時間:2009-12-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        在數(shù)據(jù)的采集過程中,數(shù)據(jù)傳送的同步信號由 STROBE引腳產(chǎn)生,當(dāng)數(shù)據(jù)在一個數(shù)據(jù)區(qū)存滿時,通過LVAL引腳通知FPGA 轉(zhuǎn)到另一數(shù)據(jù)存儲區(qū)。圖2 給出了數(shù)據(jù)采集的時序圖。其中CLK_IN是由FPGA的內(nèi)核數(shù)字時鐘管理模塊DCM 來實現(xiàn)倍頻得到。在時鐘控制和管理方面DCM比DLL功能更強(qiáng)大,使用更靈活。DCM的主要功能包括消除時鐘時延、頻率綜合和時鐘相位的調(diào)整。在本設(shè)計中對輸入時鐘STROBE作8倍頻處理,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)一轉(zhuǎn)八串并轉(zhuǎn)換的鎖存輸出。

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/191837.htm

      高速采集程序的設(shè)計主要有接口匹配、采集狀態(tài)機(jī)和數(shù)據(jù)存儲三部分。在接口匹配中由于LVDS 的輸入與輸出都是內(nèi)匹配的,所以LVDS 間可直接連接。在FPGA 內(nèi),需對差分輸入時鐘緩沖器(IBUFDS)、差分輸入的全局時鐘緩沖器(IBUFGDS)和差分輸出時鐘緩沖器(OBUFDS) 例化。
      FPGA 的部分代碼如下:
      component IBUFDS - - 差分輸入時鐘緩沖器( IBUFDS)
      port (O : out STD_ULOGIC;
      I : in STD_ULOGIC;
      IB : in STD_ULOGIC) ;
      end component ;
      IBUFDS_INSTANCE_NAME: IBUFDS
      port map (O=>user_O,I=> user_I,IB =>user_IB) ;
      3.2數(shù)據(jù)處理模塊
      Spartan3系列FPGA有豐富的乘法器資源,在不使用任何優(yōu)化算法的情況下每一個蝶形運(yùn)算需要4個實數(shù)乘法器,因此在FPGA中每個蝶形運(yùn)算可以用 4個乘法器在一個時鐘周期內(nèi)完成。豐富的RAM資源便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流水操作,即對于輸入、輸出數(shù)據(jù)以及中間變量可以開辟不同的存儲區(qū),例如當(dāng)計算第i組數(shù)據(jù)時,第i-1組計算結(jié)果正在輸出,第i+1組數(shù)據(jù)正在輸入。
      由于在FFT運(yùn)算中必然產(chǎn)生復(fù)數(shù),因此為使計算方便,在設(shè)計之初就將FFT變換器的數(shù)據(jù)輸入口分為實數(shù)和虛數(shù)。1024點復(fù)數(shù)FFT運(yùn)算,按照基-2頻率抽取運(yùn)算分成10級,每級包括1個雙端RAM,1個地址發(fā)生器,一個ROM用于存儲旋轉(zhuǎn)因子表,1個蝶形運(yùn)算單元,2個選擇緩沖單元。為了簡化地址單元電路,將復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的實部虛部組合成一個數(shù)據(jù)存儲在RAM中。由于使用雙口RAM ,當(dāng)一個存儲單元中的數(shù)據(jù)讀出做運(yùn)算時,該存儲單元就能夠存儲上一級來的數(shù)據(jù),因此這種結(jié)構(gòu)的FFT 可以進(jìn)行流水線操作,能夠?qū)π盘枠颖具M(jìn)行實時連續(xù)的運(yùn)算。選擇緩沖器的用途是拉齊數(shù)據(jù),將RAM 輸出的2個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)拆成4個實數(shù)數(shù)據(jù)輸入到蝶形運(yùn)算單元,完成蝶形運(yùn)算后的數(shù)據(jù)進(jìn)入選擇緩沖器組合成2個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)輸出。



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