基于DSP+FPGA的图像处理硬件系统设计与实现

"基于DSP+FPGA的图像处理电路板硬件设计" 这篇硕士学位论文主要探讨了在自适应光学系统中，如何通过结合数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）来构建一个高性能的图像处理平台，以应对高采样频率的波前传感器数据处理需求。作者段雷在论文中详细阐述了硬件系统设计的关键环节，包括硬件模块方案、原理图和PCB设计，以及FPGA内部程序的编写。 1. **系统设计**： - 系统设计被划分为硬件系统设计、主机驱动程序设计和DSP软件设计三部分。作者主要负责硬件系统设计，确保硬件层面的支持。 2. **硬件模块方案**： - 设计并构建了满足应用需求的图像处理硬件模块，包括图像处理硬件和整体电路设计。 3. **原理图与PCB设计**： - 深入分析了各个硬件组件的工作原理，并结合高速PCB理论，完成了整个原理图和PCB图的绘制，确保高速信号的正确传输。 4. **FPGA编程**： - 使用VHDL语言编写FPGA内部程序，实现FPGA对CCD传感器实时数据的接收，以及对SDRAM的读写控制，提高了数据处理的速度和实时性。 5. **系统架构与功能模块**： - 论文详细介绍了DSP+FPGA图像处理系统的架构，包括逻辑结构和各个功能模块，如图像采集模块和SDRAM控制器，强调了这些模块如何协同工作以实现高效实时处理。 6. **高速PCB设计**： - 针对高速电路设计中的挑战，如信号完整性问题（反射、串扰等），论文深入分析了这些问题及其解决方案，探讨了高速PCB的信号完整性、电源完整性和电磁兼容性。 7. **逻辑设计**： - 详细阐述了FPGA的逻辑设计，包括图像采集模块的工作原理、设计方案和SDRAM控制器设计，特别是SDRAM控制器的模块化设计和仿真结果。 8. **测试与调试**： - 论文最后部分描述了硬件系统的测试流程和部分调试结果，强调了系统的实时性和高速性，以及设计的性价比优势。 通过这个基于DSP和FPGA的图像处理平台，作者旨在提升波前处理机的性能，以应对自适应光学系统中实时图像数据处理的挑战。这种设计不仅优化了系统的实时性能，还降低了成本，体现了技术的创新性和实用性。