(四)CCD传感器1000帧fpga-68013-usb2.0传输:实际测试数据

本文介绍了一个利用FPGA进行数据产生与自我校验,并通过USB传输数据的测试系统。文中详细讨论了使用Python处理大规模数据的优势,包括高速数据保存与图像输出等。
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测试数据部分
1产生数据:
由于fpga采用的是verilog硬件语言,只要ccd那里时序没问题,数据一定是可靠的。
当然了,如果硬件上有干扰另当别论,在实际测试时候,由于供电的纹波以及高频振荡,偶尔有干扰信号出现,
出现这个干扰,首先使用fpga自我校验,如果校验不成功,则fpga板子上led亮用来提示

2传输数据:
在测试的时候这里问题出现的是最少的,因为用了usb传输,usb有个机制是传输主动获取,在协议上没啥大问题,这里不具体展开
在实际测试的时候,只要usb能连接的上,线不松动,数据就没问题


3校验数据:
使用Visual Studio 2013 用c++的mfc写的调用usb保存传输过来的数据到硬盘,这里采用了内存拷贝技术,这篇文章暂时不展开这个技术。
在采用PyCharm Community Edition使用python脚本处理
这样好处是,python适合处理大数据,在上一章讲过一秒产生8M左右的数据,连续1分钟数据量是很可观的,虽然python效率不如
在c++中直接处理快,但是c++我考虑只是传输保存,这样要是加入处理动作,势必会影响效率,所以用python,还能方便出图像

实际在我的硬盘下保存数据为13.5M/S速度,已经相当不错了

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Python 是一种高级、解释型、通用的编程语言,以其简洁易读的语法而闻名,适用于广泛的应用,包括Web开发、数据分析、人工智能和自动化脚本

为了实现系统的便携化,课题采用区别于传统专用集成电路(Appication Specific Intergrated Circuit ASIC)架构,基于可编程逻辑器件(Filed Programmable Gate Array FPGA)的架构方案。FPGA作为整个系统的逻辑控制中心,生成CCD驱动信号及其模拟输出信号的采样同步信号,借助其特有的软核处理器技术,搭建32位指令集、数据总线和地址空间的NIOS II(Altera公司的软核处理器)系统,通过简单的C语言程序控制图像数据高速缓存、连接图形显示接口及直接显示。上述逻辑功能通过硬件描述语言(Hardware Describe Language HDL)和公开知识产权核(Intellectual Property IP)调用FPGA内部可配置资源实现,因此,课题设计开发的系统具有很好的灵活性和扩展性。 成像系统包含三个子单元:CCD成像单元,FPGA核心控制单元,图形显示接口单元。成像单元完成光学信号到模拟信号,模拟信号到数字信号的转换;核心控制单元由FPGA和存储器组成,FPGA完成成像单元的驱动、采样控制,接收并缓存图像数据到存储器;图形显示接口单元接收存储器中的数据,直接显示或发送给计算机进行处理。 课题开发完成的系统具有15每秒、高采样精度(12位)输出和低暗输出特点,同时,系统具备良好的扩展性,能根据对象不同更换不同特定CCD传感器,以及在FPGA中植入针对不同应用的数字信号处理算法,系统可作为便携式设备,这使得系统具备平台化功能,具有广阔的应用前景。
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