ARM内嵌FPGA在星敏感器中的高速实时应用

本文档深入探讨了2005年在星敏感器领域中内嵌ARM核的FPGA技术的应用。ARM（Advanced RISC Machine）是一种先进的精简指令集处理器，其在嵌入式系统中因其高效性和灵活性而备受青睐。该研究主要聚焦于利用现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Arrays）芯片EPXA10，这是一款集成有ARM核心和FPGA功能的器件。 EPXA10的内部结构和特点被详细介绍，它提供了高性能的计算能力以及灵活的硬件可编程性，这对于星敏感器的设计至关重要。星敏感器是一种用于航天器导航和姿态控制的设备，通常包含图像采集和处理功能。作者使用CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）星敏感器，其驱动和图像预处理功能通过FPGA部分得以优化。FPGA在这里扮演了实时数据处理的角色，可以快速执行图像像素的读取和阈值分割，减少了传统硬件设计的复杂性和功耗。 研究的核心内容包括：首先，使用EPXA10的FPGA实现CMOS图像传感器的驱动，通过高效的硬件设计提高图像采集速度；其次，对星图进行预处理，采用改进的4连通域成分遍历算法，这一算法有助于快速定位星点；接着，利用EPXA10的ARM核心，实现了星图的星点定位算法，与传统的PC机处理相比，ARM核心提供了更高的实时性能。 此外，文中还展示了基于ARM和FPGA的星点定位结果，结果显示两者定位结果完全一致，证明了内嵌ARM核的FPGA技术的有效性和准确性。采用这种技术显著提升了整个系统的处理速度，同时简化了硬件设计，减小了体积，对于星敏感器这类空间应用来说，这无疑是一个重大的进步。 总结关键词包括：现场可编程门阵列、内嵌先进精简指令集处理器、星敏感器、CMOS驱动和星点定位。这篇文章不仅提供了技术实现的细节，也为其他领域内嵌处理器和FPGA在实时图像处理和航天器导航中的应用提供了有价值的参考案例。