[发明专利]一种基于FPGA的Camera Link接口实验与开发系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的Camera Link接口实验与开发系统，尤其是适用于基于FPGA的Camera Link接口实验与应用开发，属于数字逻辑设计与高速数据传输技术领域。

背景技术

Camera Link是一种高速图像数据传输协议，是由NI、摄像设备供应商以及一些图像采集公司在本世纪初联合提出的一种机器视觉应用的通讯接口技术标准。使用该协议可以简化图像采集接口，使得相机与数据采集卡之间的连接更加便捷。Camera Link接口是在Channel Link传输技术的基础上发展而来的。Channel Link技术是美国国家半导体公司基于在物理层的低压差分信号（LVDS）开发的一种技术，此技术诞生后就进行扩展，用来作为新的视频数据传输技术使用。Camera Link协议自2000年10月被提出之后，已经被图像采集卡和相机生产厂家广为采用。

现场可编程逻辑器件FPGA是近十几年发展起来的一种比较新型的数字逻辑器件，是现代复杂数字电子系统的设计基本器件。可编程逻辑嵌入式系统设计技术已经成为信息产业最热门的技术之一，应用范围遍及航空、航天、机械电子、医疗、通讯、汽车等许多热门领域。FPGA设计通常基于一种硬件描述语言（如VHDL或Verilog），练习和掌握FPGA设计方法与硬件描述语言是相关电子工程技术人员的一项重要学习内容。

由于FPGA的易用性和低成本优点，目前在图像传输和数据通信领域中的应用很广。如前所述，采用Camera　Link协议的高速相机系统也很多。所以，FPGA与Camera Link的结合也就是很自然的事情。电子工程技术人员对FPGA和Camera　Link应用技术的兴趣、学习与实训的要求在逐渐增加。但目前市场上还没有同时兼顾FPGA和Camera　Link技术的学习产品。因此，有必要设计一种基于FPGA的Camera Link接口实验与开发系统，既可满足相关人员的学习要求，也可作为一个简单而实用的开发系统，用于基于嵌入式处理器的小型的工程项目的研发之中。

发明内容

本发明解决的问题是：提供了一种基于FPGA的Camera Link接口实验与开发系统，以便为电子工程领域技术人员提供一种学习FPGA设计技术和Camera Link高速数据传输技术的实验平台，同时，以该电路为基础制作的电路板可以直接用于FPGA或 Camera Link的开发应用系统。

本发明技术方案是：一种基于FPGA的Camera Link接口实验与开发系统，包括一块基于FPGA的Camera Link接口实验与开发电路板，所述基于FPGA的Camera Link接口实验与开发电路板包括FPGA器件、FPGA周边电路、板间I/O接口电路、Camera Link电路和稳压电源电路；所述的基于FPGA的Camera Link接口实验与开发电路板上的稳压电源电路与外部+5V直流电源连接， FPGA周边电路中的JTAG接口和AS接口通过USB下载电缆连接至外部计算机系统的USB接口， Camera Link电路通过Camera Link电缆连接至外部计算机系统中的Camera Link图像采集卡，板间I/O接口电路连接至外部实验与控制系统。计算机用户可通过USB下载电缆连接的JTAG接口对FPGA进行在线编程和调试，也可通过USB下载电缆连接的AS接口将调试好的固件下载并保存到Flash存储器中；同时，还可以通过Camera Link协议中的异步串行通讯的RS232接口的Camera Link接口与FPGA内部的NiosⅡCPU进行数据通讯；此外，由于该电路板的板间I/O接口电路连接至外部实验与控制系统的I/O接口，方便用户进行信号测试或外部实验电路的控制。

所述FPGA器件采用Altera公司生产的CycloneⅢ系列的EP3C16Q240，FPGA器件内部电路包括片上系统管理与控制电路、片上可编程逻辑电路、NiosⅡCPU、片上PIO电路；片上系统管理与控制电路和FPGA周边电路相连接，同时与片上可编程逻辑电路和NiosⅡCPU相连接，片上可编程逻辑电路分别与NiosⅡCPU和片上PIO电路相连接，片上PIO电路分别与板间I/O接口电路、Camera Link电路相连接。片上系统管理与控制电路包括时钟管理电路、电源分配电路、配置电路、引导逻辑电路和JTAG调试电路。