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多目高速视觉系统中通讯接口技术研究

作　者: 赵鑫
导　师: 叶东
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 多目视觉 嵌入式Linux 以太网通信 IEEE1588
分类号: TN919.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着微电子与信息技术的飞速发展，机器视觉技术应用领域不断扩展，工农业、医疗业、交通、军事及日常生活中都可见到其身影。多目高速视觉系统可全方位多角度实时记录被测对象更多细节信息，为三维运动视觉测量等更高精度的应用提供良好支持。多目高速视觉系统单位时间内采集信息量大，需要高速接口完成数据传输，同时多路相机共同进行图像采集工作，还涉及到同步曝光及数据传输的同步控制问题，高速接口及同步控制是决定多目高速视觉系统整体性能的关键技术之一。本论文正是针对这两项技术进行研究，提出一种基于ARM嵌入式平台的数据传输及同步控制系统，对提升多目高速视觉系统性能具有一定的理论意义和实际应用价值。本文在分析多目高速视觉系统发展现状及相机接口、同步技术的基础上，针对系统大数据量高速传输及同步控制问题展开研究，提出一种基于ARM处理器的嵌入式平台实现方案，并通过Linux系统编程实现设计功能。论文中，选用Samsung公司的S3C2440A做为处理器芯片构建嵌入式硬件平台，设计了SDRAM、Flash等外围芯片与CPU的连接电路，分析了嵌入式Linux系统定制安装及开发流程。网络通信接口选用DM9000网卡芯片，设计了接口硬件电路，并结合网卡驱动程序分析了网络接口发送接收数据过程，通过Socket套接字软件编程实现了TCP、UDP通信协议。将S3C2440芯片GPJ(0-11)引脚引出组成GPIO通信接口，分别定义了8位数据输入和4位控制信号输出端口，采用Linux系统内存映像机制完成了无驱动程序下的接口软件编程。通过mini2440开发板验证了网络及GPIO接口通信功能，并针对接口传输速度分析了设计所能满足的系统要求。采用IEEE1588协议实现同步控制，对协议同步原理及关键技术进行分析，细化功能模块并定义报文结构，对比不同实现方式，论证了本设计所能达到的同步精度值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-13
    1.2.1 机器视觉分类及多目高速视觉系统  8-10
    1.2.2 嵌入式系统发展及现状  10-11
    1.2.3 高速相机接口种类  11-12
    1.2.4 高速相机同步方式  12-13
  1.3 课题主要研究内容  13-14
第2章 数据传输及同步控制系统总体设计方案  14-24
  2.1 传统多目视觉系统结构  14-15
  2.2 总体设计方案  15-18
  2.3 器件选型  18-20
  2.4 基于嵌入式 Linux 系统的实现  20-23
    2.4.1 嵌入式 Linux 定制安装及交叉编译环境建立  20-21
    2.4.2 内核裁剪及模块加载  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章 通信接口功能的设计与实现  24-36
  3.1 网络通信接口设计  24-32
    3.1.1 网络协议发展及 Linux 网络协议栈  24-26
    3.1.2 网络接口硬件组成  26-27
    3.1.3 网络接口驱动程序  27-29
    3.1.4 网络通信协议软件编程实现  29-32
  3.2 GPIO 通信接口设计  32-35
    3.2.1 接口硬件组成  32-33
    3.2.2 通信功能软件编程实现  33-35
  3.3 本章小结  35-36
第4章 同步控制原理及关键技术分析  36-48
  4.1 IEEE 1588 同步协议  36-40
    4.1.1 协议版本及特点  36-37
    4.1.2 协议同步原理  37-40
  4.2 同步控制功能模块划分及报文格式定义  40-46
    4.2.1 模块划分及工作流程  40-42
    4.2.2 协议报文定义  42-46
  4.3 协议同步精度分析  46-47
    4.3.1 影响同步精度因素  46-47
    4.3.2 设计同步精度分析  47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 实验及数据分析  48-57
  5.1 网络接口通信实验  48-54
    5.1.1 实验环境  48
    5.1.2 实验过程  48-53
    5.1.3 数据分析  53-54
  5.2 GPIO 接口实验  54-56
    5.2.1 实验环境  54
    5.2.2 实验过程  54-55
    5.2.3 数据分析  55-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 各种数据传输系统
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