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基于电力线通信的监控系统中图像采集模块设计与实现

2020-11-29阅读(435)

基于电力线通信的监控系统中图像采集模块设计与实现

论文摘要

电力线通信（PLC,Power Line Communication）是利用电力线作为通信媒质来传输数据信息和话音信号的一种通信方式。由于电力线通信具有组网容易和成本低廉等优点,因而具有很高的应用潜力。随着电力线通信传输速率和容量越来越高,电力线通信也逐渐成为网络接入的一种主流方式,并且在高速电力线通信的出现,也使得电力线上传输图像及视频信息也成为一种可能。电力线监控系统正是基于电力线通信OFDM调制技术,在TCP/IP协议上传输监控信号的系统。系统的输入端--模拟信号通过数字监控服务器（采样和压缩两个部分）转换成数字信号后,经由电力线,传输监控数据,这等同于监控信号在局域网内传输,其组网便捷、覆盖面广等特点使得电力线监控系统即将成为安防领域的主流产品。本文设计的图像采集系统是电力线监控系统的前端采集部分,由模数A/D转换模块、图像采集总控及数据处理模块、数据实时存储模块和串行通信模块组成,能够对PAL制式模拟信号进行数字化及后续数据的预处理、存储,可以高速、实时的完成大容量数据的准确存储。本系统的设计包括硬件设计与逻辑设计两个部分。以Altera公司的Cyclone系列EPlC12Q240C8芯片为主要开发基础,构建了系统主硬件处理平台,结合模数A/D转换及片外大容量缓存构成系统的硬件平台。在FPGA逻辑设计中,根据数字视频标准ITU-R BT.656,对数据存储格式进行了合理调整,对读写时序进行了优化,大大提高了对SDRAM的访问速率,能够完成大容量,高数据吞吐率的实时存储。通过对图像采集系统的数据处理流程及控制流程进行分析,本文所确定的逻辑功能划分主要包括:基于12C总线协议的模数A/D转换模块工作方式初始化、ITU-R BT.656格式的数据解码及预处理、片外数据存储控制器、串行通信模式控制等。系统的所有数字逻辑均采用可编程逻辑器件实现,提高了系统的可靠性,同时也为系统的调试和针对不同监控要求修改采集方法做好了准备,增加了系统的灵活性和兼容性。系统在QuartusⅡ7.2和ModelSim b6.1软件平台下开发,通过Protel DXP绘制印制电路板并在硬件上得到实现。硬件调试结果表明,本系统能够正常工作。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本文研究内容及章节安排
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 论文组织
  • 本章小结
  • 第2章 监控系统相关基础介绍
  • 2.1 基于电力线通信的监控系统
  • 2.1.1 系统的总体构成及原理
  • 2.1.2 系统方案设计
  • 2.2 视频模拟信号
  • 2.2.1 PAL制式信号原理
  • 2.2.2 视频信号扫描格式
  • 2.3 监控数字视频信号
  • 2.3.1 模拟视频信号的数字化
  • 2.3.2 数字视频信号标准
  • 本章小结
  • 第3章 监控系统图像采集模块的电路设计
  • 3.1 模数转换模块电路设计
  • 3.1.1 模数转换器的初始化
  • 3.1.2 模数转换器I2C配置电路
  • 3.1.3 配置I2C总线中的电平匹配设计
  • 3.2 存储模块SDRAM电路设计
  • 3.3 串行通信URMT电路设计
  • 3.4 系统印制电路板PCB设计
  • 3.4.1 系统电路的信号完整性问题
  • 3.4.2 本课题的信号完整性设计
  • 本章小结
  • 第4章 监控系统图像采集模块的逻辑设计
  • 4.1 I2C总线控制器逻辑设计
  • 4.1.1 I2C总线协议概述
  • 4.1.2 I2C协议基本概念
  • 4.1.3 SAA7113H工作方式设置
  • 4.1.4 I2C总线控制逻辑实现
  • 4.2 视频信号预处理模块设计
  • 4.2.1 视频信号预处理算法
  • 4.2.2 预处理算法的逻辑验证
  • 4.3 内存控制模块设计
  • 4.3.1 SDRAM功能介绍
  • 4.3.2 SDRAM控制器时序设计
  • 4.3.3 SDRAM控制器逻辑设计
  • 4.3.4 SDRAM控制器逻辑验证
  • 4.4 串行通信控制模块逻辑设计
  • 4.4.1 串行通信协议
  • 4.4.2 串行通信模块逻辑设计
  • 4.4.3 串行通信模块的逻辑验证
  • 本章小结
  • 第5章 监控系统图像采集模块调试
  • 5.1 视频信号A/D转换模块测试
  • 5.2 视频信号存储SDRAM模块测试
  • 5.3 串行通信URMT模块测试
  • 5.4 系统资源消耗情况
  • 本章小结
  • 设计总结和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 SAA7113H模块PCB制版图及原理图
  • 附录2 AT89S52模块PCB制版图及原理图
  • 附录3 存储及控制模块PCB制版图及原理图
  • 附录4 电力线监控系统图像采集模块 总体PCB版图及原理图
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果

    • 相关论文文献

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