高速CCD图像采集存储系统的硬件设计.doc

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第30卷第6期2007年12月
电子器件
ChineseJournalOfElectronDevices
Vol.30No.6Dec.2007
DesignofHighSpeedCCDImageDataAcquisitionHardwareSystem
LIAiling
1,2
,ZHANGBoheng,BIANChuanping
1
1
1.XianInstituteofOpticsandPrecisionMechanics,ShaanxiXian710068,China;2.GraduateSchoolofChineseAcademyofScience,BeiJing100039,China
Abstract:Ahighspeedimagedataacquisitionsystemwasproposed.BecauseofthelargeamountofCCDimagedata,thesystemadoptedfibrechannelharddisktostorethedataandfinallyachieveahighspeedof850MB/s.NowIthasbeenwellappliedinthecourseofCCDimagedataacquisition.Keywords:CCDCamera;LVDS;Camlink;CLFC;FibreChannelEEACC:7220
高速CCD图像采集存储系统的硬件设计
李爱玲1,2,张伯珩1,边川平1
1.中国科学院西安光学精密机械研究所,西安710068;2.中国科学院研究生院,北京100039
摘
要:针对某高速CCD相机图像数据量大的特点,设计采用LVDS格式信号输出,转换成Camlink格式后实现海量数据的
高速、稳定传输,提出了一种新型的高速数据采集存储系统的设计方案,该方案采用FibreChannel接口硬盘实现对图像数据的高速存储,最高存储速度可达850Mbyte/s,现已在CCD相机系统图像采集实验中得到应用.
关键词:CCD相机;LVDS;Camlink;CLFC;FibreChannel中图分类号:TN911.73文献标识码:ACCD相机被广泛应用于光电扫描、空间遥感、非接触工业控制、天文星体跟踪、光学图象处理等领域,CCD相机所获取的目标信息,是我们所需要的宝贵信息,对其所获取的图像数据进行实时采集、存储和处理,高速、高精度的大量获取目标数据并进行实时信号处理,对目标的检测和识别非常重要.目前国内已有很多科研机构具备自行开发基于PCI总线采集卡的实力,但在海量数据采集卡的开发方面还有待发展.当前有一种发展趋势是利用成熟的FPGA技术和大规模集成芯片技术组合,通过高速大容量的FIFO或者双端口RAM作为数据缓存器,从而实现数据的高速采集.这种采集卡一般都通过PCI接口与计算机系统连接,卡上带有PCI桥控制器,使得使用者能够通过计算机对采集卡方便的进行控制.还有一些采集卡甚至将DMA控制器和SCSI控制器等设备都集成在其中,可以将采集
文章编号:10059490(2007)06214503到的数据不经过计算机总线而直接存储到SCSI接口或其他接口的高速硬盘中,真正实现了采集与存储的结合,并且不受计算机系统的限制[1].
1
采集系统的设计实现
CCD图像数据的采集与普通视频信号的采集相比,其最大的特点是数据传输速率高,传输通道多.通用的CCD图像数据采集方法是在计算机中插入高速数据采集卡,采集卡与CCD相机之间通过点对点物理层接口(如RS422、485)以及其他的数据传输RS标准进行数据传输,高速数据采集卡接收到数据通过PCI总线将数据写入计算机内存,然后利用采集卡的存储功能将数据通过IDE(电子集成驱动器)接口写入计算机硬盘.首先,物理层接口无法满足数据的传输速度;其次,传输通道的增多,引起传输导线数量增加,系统功耗、噪声也随之增大;再次,采用通过IDE
收稿日期:20070422作者简介:李爱玲(1983),女,博士研究生,主要研究方向为遥感CCD相机图像数据的采集与处理,[e-mail];张伯珩(1942),博士生导师,主要研究方向为遥感CCD相机电路设计.
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第30卷
接口来存储数据的方式无法满足数据高速存储的要求,容易引起数据帧的丢失.因此采用新的技术解决多通道、高速CCD图像数据采集成为必然趋势[2].Camlink接口技术为解决这一瓶颈问题提供了可能.本文通过应用Camlink接口技术,提出了一种适用于高速、海量CCD图像数据的采集系统.通过调试,该系统运行正常,完全能满足图像数据稳