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基于PXA310的视频数据采集与处理硬件平台的设计与实现

作　者: 赵宇翔
导　师: 魏崇毓
学　校: 青岛科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 视频数据采集与处理 PXA310 硬件设计 PCB
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要


随着数字电路技术和数字图像处理技术的飞速发展,利用数字图像处理技术进行动态监测和现场监控已经具有了相当高的灵敏度和可靠性。现在视频监控系统正被广泛应用于众多领域,而视频监控首先要做的是现场视频数据的采集与处理。本文提出了一种基于PXA310核心处理器的嵌入式视频数据与采集系统的整体方案,设计并完成了该方案的硬件平台。本文介绍的嵌入式视频数据采集与处理系统以Marvell公司的PXA310为核心处理器搭建硬件平台,软件平台采用开源的Android操作系统。论文首先介绍了硬件平台的方案设计,包括核心处理器的选择和系统功能分析。其次,具体设计了嵌入式视频数据采集与处理系统各部分的单元电路,包括核心处理器电路、电源管理电路、存储器电路、TF存储卡电路、无线Modem电路、时钟电路、嵌入式系统调试接口JTAG电路等,介绍了硬件平台必要的测试和应用电路接口。第三,介绍硬件平台的PCB设计。本项目硬件平台采用八层电路板布线,文中简要介绍了高速数字电路多层PCB的设计技术和硬件平台的布线设计方案,包括PXA310主处理器电路分层建议和时钟电路、数字信号电路以及电源电路的布线方法。最后介绍了硬件系统的调试环境与调试过程,并结合项目的软件平台给出了系统设计结果。本硬件平台的设计已经成功用于系统软件调试,系统测试表明本文的设计整体是正确的。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 本文的研究背景和意义  8-9
    1.1.1 本文的研究背景  8
    1.1.2 本文的研究意义  8-9
  1.2 嵌入式系统的概述  9-11
    1.2.1 嵌入式系统的概述  9-10
    1.2.2 嵌入式系统的发展方向  10-11
  1.3 视频监控系统的概述  11
  1.4 本文的主要内容以及章节安排  11-13
第二章 视频数据采集与处理硬件平台方案分析  13-21
  2.1 ARM处理器  13-15
    2.1.1 ARM简介  13
    2.1.2 ARM处理器的应用领域及特点  13-14
    2.1.3 ARM处理器的发展历程  14-15
  2.2 PXA310处理器  15-16
    2.2.1 PXA310处理器的产生背景  15
    2.2.2 PXA310的性能特点  15-16
  2.3 视频数据采集与处理平台系统的功能分析  16-20
    2.3.1 本项目介绍  16-17
    2.3.2 处理器选型  17-19
    2.3.3 硬件平台的系统设计  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章 硬件平台的电路设计  21-49
  3.1 处理器PXA310  21-22
  3.2 电源管理模块电路  22-28
    3.2.1 DC/DC与LDO  22-23
    3.2.2 电源管理芯片LP3972  23-25
    3.2.3 外围电源电路  25-27
    3.2.4 电源系统框图  27-28
  3.3 系统存储电路模块设计  28-32
    3.3.1 PXA310的三种存储系统  28-29
    3.3.2 平台主存储器  29-31
    3.3.3 TF卡电路设计  31-32
  3.4 时钟和中断复位电路设计  32-35
    3.4.1 时钟电路  32-33
    3.4.2 中断控制器  33-34
    3.4.3 复位电路  34-35
  3.5 视频采集模块设计  35-39
    3.5.1 数据采集端设计原理  35-36
    3.5.2 数据显示端设计原理  36-39
  3.6 无线通信模块的电路设计  39-43
    3.6.1 TM1902通信模块介绍  39
    3.6.2 TM1902接口信息  39-42
    3.6.3 四线GPIO的睡眠唤醒  42
    3.6.4 TM1902的电路应用设计  42-43
  3.7 JTAG电路设计  43-44
  3.8 电平转换设计  44-48
    3.8.1 RS-232电路  45-46
    3.8.2 RS-485电路  46-48
  3.9 本章小结  48-49
第四章 硬件平台的印制电路板设计  49-65
  4.1 PCB设计制作流程  49-50
  4.2 PCB设计原则  50-58
    4.2.1 PCB分层设计  50-51
    4.2.2 PCB布局原则  51-53
    4.2.3 PCB布线原则  53-58
    4.2.4 PCB线宽对应电流  58
  4.3 硬件平台的PCB设计  58-64
    4.3.1 PXA310的PCB设计参考  58-60
    4.3.2 PCB布局及结构外观设计  60-61
    4.3.3 高速信号的PCB设计  61-62
    4.3.4 时钟信号的PCB设计  62
    4.3.5 差分信号的PCB设计  62-63
    4.3.6 电源电路的PCB设计  63-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章 系统调试及成果  65-69
  5.1 测试环境  65
  5.2 硬件测试结果  65-66
  5.3 系统运行结果  66-68
  5.4 本章小结  68-69
第六章 总结与展望  69-71
  6.1 总结  69-70
    6.1.1 本文工作简介  69
    6.1.2 本文涉及的关键技术  69
    6.1.3 本设计的创新点  69-70
  6.2 进一步工作与展望  70-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
作者在攻读硕士期间取得的成果  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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