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RapidIO协议在图像处理系统中的应用研究

作　者: 宁赛男
导　师: 朱明
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械工程
关键词: RapidIO SRIO 高速互联 FPGA 多DSP 图像处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要


随着图像处理技术应用越来越广泛，基于DSP+FPGA架构的系统以其独特的性能得到越来越多的认同。这类系统的结构灵活，结合了DSP的优良性能以及FPGA并行处理的特点，能够充分发挥两者的优势，从而提高系统的整体性能。然而，由于图像处理算法复杂度的提高以及帧频、分辨率和实时性等要求越来越严格，传统的DSP+FPGA架构的图像处理系统的发展受到了多方面的限制，其中最突出的两点是：运算能力和系统带宽。通过提高系统内处理器性能和数量可以在一定程度上提高系统的运算能力，但是传统的并行总线互联方式所能提供的带宽已达到极限，已成为了限制高速图像处理系统发展的关键因素。目前，以串行RapidIO为代表的新一代总线结构很大程度上弥补了传统总线的不足，因此，研究RapidIO对解决目前图像处理系统的困境具有重要的意义。针对以上两点，论文进行了以下的研究工作：1.对串行RapidIO基本理论进行研究，掌握其在DSP和FPGA中实现的方法，然后将其应用在基于3DSP+FPGA的图像处理系统中，用以实现高速图像的实时传输，实验表明，使用串行RapidIO能够高速稳定地传输图像。2.研究了基于FPGA的图像处理，在单片FPGA上实时实现了常见的图像处理算法，实验表明，FPGA的并行处理优势能够显著提高算法运行的速度，从而改善系统的整体性能。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 课题研究背景和意义  11-12
  1.2 课题来源  12
  1.3 互联技术领域的研究现状  12-16
    1.3.1 互联技术的发展趋势  12-14
    1.3.2 RapidIO 与其它新型互联技术的比较  14-15
    1.3.3 RapidIO 的国内外发展现状  15-16
  1.4 论文结构安排  16-19
第2章 RapidIO 协议  19-39
  2.1 RapidIO 协议简介  19-21
    2.1.1 RapidIO 协议体系结构概述  19-20
    2.1.2 RapidIO 操作概述  20
    2.1.3 RapidIO 事务类型  20-21
    2.1.4 RapidIO 包格式概述  21
  2.2 RapidIO 逻辑层  21-31
    2.2.1 I/O 逻辑操作规范  21-28
    2.2.2 消息传递逻辑规范  28-30
    2.2.3 全局共享存储器规范  30-31
  2.3 RapidIO 传输层  31-32
  2.4 RapidIO 串行物理层  32-37
    2.4.1 串行物理层包  33-34
    2.4.2 控制符号  34-36
    2.4.3 PCS 层  36-37
    2.4.4 PMA 层  37
    2.4.5 电气层  37
  2.5 本章小结  37-39
第3章 基于 SRIO 的 3DSP+FPGA图像处理系统设计  39-51
  3.1 系统结构设计  39-40
  3.2 系统主要模块介绍  40-45
    3.2.1 图像处理模块  40-42
    3.2.2 图像采集和系统控制模块  42-43
    3.2.3 存储器模块  43-45
  3.3 Camera Link 接口设计  45-48
    3.3.1 Camera Link 协议  45-47
    3.3.2 Camera Link 接口电路设计  47-48
  3.4 处理器间 SRIO 接口电路设计  48-50
  3.5 本章小结  50-51
第4章 基于 SRIO 的高速图像实时传输  51-71
  4.1 DSP 端 SRIO 实现  51-57
    4.1.1 SRIO 模块简介  51-53
    4.1.2 SRIO 数据通信  53-54
    4.1.3 SRIO 初始化配置  54-55
    4.1.4 SRIO 功能测试  55-57
  4.2 FPGA 端 SRIO 实现  57-65
    4.2.1 Xilinx SRIO IP 简介  57-61
    4.2.2 SRIO 用户设计实现  61-63
    4.2.3 SRIO IP 核功能测试  63-65
  4.3 高速图像实时传输实现  65-69
    4.3.1 DSP 间图像传输  65
    4.3.2 FPGA 与 DSP 间图像传输  65-69
  4.4 本章小结  69-71
第5章 基于 FPGA的图像处理  71-83
  5.1 点运算  71-72
  5.2 基于模板的图像处理  72-75
    5.2.1 模板操作简介  72-73
    5.2.2 线性滤波器的 FPGA 实现  73-74
    5.2.3 非线性滤波器的 FPGA 实现  74-75
  5.3 基于直方图的图像处理  75-78
    5.3.1 直方图统计的 FPGA 实现  76
    5.3.2 直方图均衡化的 FPGA 实现  76-78
  5.4 实验结果  78-82
    5.4.1 对数变换  78-79
    5.4.2 Sobel 边缘检测  79-80
    5.4.3 中值滤波  80-81
    5.4.4 直方图均衡化  81-82
  5.5 本章小结  82-83
第6章 总结与展望  83-85
参考文献  85-89
在学期间学术成果情况  89-90
指导教师及作者简介  90-91
致谢  91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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