基于ZYNQ的高速圖像采集處理平臺設(shè)計與驗證.pdf

1、以“制造業(yè)的智能化”為宗旨的工業(yè)4.0時代已經(jīng)到來。工業(yè)4.0的核心是以智能識別、智能檢測、智能互聯(lián)以及智能控制等為基礎(chǔ)的高能效的智能工廠。包含巨大信息量的圖像視覺技術(shù)將為智能識別檢測處理提供有力的支持。
　　圖像視覺技術(shù)的核心是高速圖像采集處理，其傳統(tǒng)工作方式是采用“后端智能化”的工作方式，即前端用攝像頭采集圖像，通過視頻采集卡傳輸至后端工業(yè)電腦，進行圖像分 析及處理。本文基于“智能移向前端”的新趨勢提出采用ZYNQSOPC搭建

2、分布式的高速圖像采集處理平臺，充分利用它集成了處理器的軟件可編程性和FPGA的硬件可編程性所帶來的強大系統(tǒng)性能，把越來越多的圖像采集、處理和實時分析做到攝像頭端，滿足日益增長的實時性和分布式要求。
　　針對所提出平臺，本文規(guī)劃驗證原型，并自主完成板卡設(shè)計及運行其上的邏輯程序和軟件程序開發(fā)。板卡設(shè)計部分，本文以ZYNQ SOPC為核心完成相應(yīng)原理圖設(shè)計，然后基于Cadence的Sigrity工具對板卡關(guān)鍵信號鏈路的信號完整性進行仿真

3、分析和對板卡的核心模塊的電源完整性進行分析驗證，依據(jù)分析結(jié)果設(shè)計相應(yīng)約束，然后在約束驅(qū)動下完成版圖設(shè)計。系統(tǒng)邏輯程序開發(fā)及軟件程序開發(fā)部分，基于SerDes，AXI協(xié)議等相關(guān)技術(shù)研究及工業(yè)現(xiàn)場要求，設(shè)計高速圖像傳感器接口，高速圖像數(shù)據(jù)傳輸通道，高速圖像實時顯示接口等IP，采用Xilinx公司的Vivado Design Suite開發(fā)套件完成這些IP的仿真，并進一步建立基于AXI4的互聯(lián)系統(tǒng)。然后，采用Xilinx公司的SDK開發(fā)驅(qū)動程

4、序及應(yīng)用軟件，完成軟硬件系統(tǒng)整體搭建。
　　最后，在系統(tǒng)基礎(chǔ)測試中，被測物體清晰無抖動顯示在屏幕上，驗證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性;在測試儀表表針轉(zhuǎn)速的應(yīng)用試驗中，當(dāng)以每秒800幀的速度采集分辨率為320×240的圖片時，沒有發(fā)現(xiàn)圖像錯亂和丟失，并準(zhǔn)確得出儀表轉(zhuǎn)速，進一步驗證圖像采集處理分析的正確性。結(jié)合相應(yīng)的運行于ARM或者FPGA的圖像處理模塊及其他控制相關(guān)模塊，本平臺不僅能實現(xiàn)圖像采集處理，還能實現(xiàn)設(shè)備控制，從而更好的服務(wù)于工業(yè)現(xiàn)場。