[发明专利]一种基于FPGA的图像数据采集存储系统

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种图像数据采集存储装置，特别涉及一种基于FPGA的图像数据采集存储系统。

背景技术

目前，图像采集存储系统作为一种常规的外界场景信息获取手段，已经在军事及民用的各个领域得到了非常广泛的应用。图像采集存储系统由图像采集和存储两部分组成：采集系统通常选用相机作为采集设备，在采集控制系统的控制下，对外界场景进行实时采集；存储系统通常采用NAND FLASH作为存储媒介，进行大容量数据的存储。

下面详细列出现有图像采集存储系统的主要缺点：

1)系统容量较小或者有理论上限，无法满足长时间存储数据的要求；

2)系统实时带宽较低，无法满足实时高带宽数据的采集与存储；

3)系统尺寸较大，重量较大，不便于一些特殊场合的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于FPGA的图像数据采集存储系统，提高系统存储容量满足长时间存储数据的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于FPGA的图像数据采集存储系统，由系统主控模块、存储模块和电源管理模块组成；系统主控模块由MCU模块、FPGA主控制器和USB模块组成，MCU模块用于接收并解析任务管理机发送的指令，将解析后的指令数据通过EMIF接口发送至FPGA主控制器，同时接收FPGA主控制器发送的系统状态信息并将其发送至任务管理机；FPGA主控制器接收MCU发送的指令数据，根据不同指令数据，执行不同操作，包括采集CMOS及IMU数据、通过LVDS接口读写存储模块、控制USB模块向上位机传输数据等；USB模块用于将FPGA主控制器回读存储模块后的数据传输至上位机；电源管理模块为系统各模块提供稳定的直流电源；存储模块包括若干个相同的存储板，单个存储板由FPGA控制器、FLASH存储阵列和容量管理模块组成；FPGA控制器控制其与系统主控模块或前后级存储板的高带宽数据通信、控制FLASH存储阵列的读写操作；FLASH存储阵列在FPGA控制器的控制下存储前级发送的数据；容量管理模块配合FPGA控制器完成单个存储板存储阵列的容量管理；系统主控模块的FPGA主控制器与存储模块各存储板FPGA控制器串联连接，系统主控模块的MCU模块与存储模块各存储板容量管理模块连接。

所述存储模块各存储板之间数据传输采用LVDS传输方式，传输带宽为200MB/s。

所述存储模块中单个存储板包括10片FLASH芯片，单个存储板容量320GB。

所述各存储板级联方式为垂直板对板接口连接方式，存储装置整体尺寸为12cmx12cmx18cm。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

首先，选用FPGA作为控制板的主控制器，存储模每个存储板也选用FPGA作为存储控制器，系统主控模块的FPGA主控制器与存储模块各存储板FPGA控制器串联连接，每个存储板设置有独立的存储控制器对存储板读写及通信进行控制，各存储板相互独立，单个存储板设计完全相同，系统总容量取决于存储板数量，可以无限扩容无容量上限，满足各种大容量应用需求。

进一步，存储模块各存储板之间数据传输采用LVDS传输方式，传输带宽达到200MB/s，解决现有存储系统传输带宽低，无法满足高带宽数据采集和存储的需要。

进一步，各存储板级联方式为垂直板对板接口连接方式，存储装置整体尺寸为12cmx12cmx18cm，存储系统外形尺寸小、重量轻，系统功耗小，适用于机载航拍等特殊场合；而且存储芯片选择32GB NAND FLASH，单个存储板包含10片FLASH芯片，实现单板320GB的海量存储。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的系统物理结构图；

图3为本发明的系统工作状态图；

图4为本发明系统主控模块硬件结构图；

图5为本发明系统主控模块的逻辑设计图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明基于FPGA的图像数据采集存储系统，由系统主控模块、存储模块和电源管理模块组成：