基于FPGA的数字太敏检测系统研究与设计
| 摘要 | 第7-8页 |
| Abstract | 第8-9页 |
| 第一章 绪论 | 第10-15页 |
| 1.1 课题背景 | 第10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
| 1.3 论文内容安排 | 第13-15页 |
| 第二章 系统总体方案设计 | 第15-21页 |
| 2.1 系统需求描述 | 第15-17页 |
| 2.1.1 系统工作模式 | 第15-16页 |
| 2.1.2 功能要求 | 第16页 |
| 2.1.3 性能要求 | 第16页 |
| 2.1.4 环境要求 | 第16页 |
| 2.1.5 机械接口要求 | 第16-17页 |
| 2.1.6 质量要求 | 第17页 |
| 2.2 系统设计思路 | 第17-20页 |
| 2.2.1 通信接口的选定 | 第17-18页 |
| 2.2.2 设备系统设计方案 | 第18-19页 |
| 2.2.3 FPGA内部工作机制 | 第19-20页 |
| 2.3 本章小结 | 第20-21页 |
| 第三章 硬件系统设计 | 第21-49页 |
| 3.1 系统硬件结构 | 第21-22页 |
| 3.2 FPGA芯片选择 | 第22-24页 |
| 3.3 电源电路设计 | 第24-26页 |
| 3.4 外围配置电路设计 | 第26-31页 |
| 3.4.1 时钟电路 | 第27页 |
| 3.4.2 复位电路 | 第27-28页 |
| 3.4.3 下载配置与调试接口电路 | 第28-31页 |
| 3.4.3.1 AS调试接口 | 第28-30页 |
| 3.4.3.2 JTAG调试接口 | 第30-31页 |
| 3.5 LVDS图像通信电路设计 | 第31-35页 |
| 3.5.1 LVDS通信接口介绍 | 第31-32页 |
| 3.5.2 LVDS信号传输组成 | 第32-33页 |
| 3.5.3 LVDS芯片选型 | 第33-35页 |
| 3.6 USB通信电路设计 | 第35-36页 |
| 3.7 SDRAM数据存储电路设计 | 第36-41页 |
| 3.7.1 SDRAM的工作原理 | 第37-38页 |
| 3.7.2 SDRAM的内部结构 | 第38-39页 |
| 3.7.3 IS42S16160G芯片介绍 | 第39-41页 |
| 3.8 PCB设计规则 | 第41-48页 |
| 3.8.1 PCB板设置 | 第41-42页 |
| 3.8.2 板上导线设计 | 第42页 |
| 3.8.3 差分走线 | 第42-43页 |
| 3.8.4 阻抗匹配 | 第43-44页 |
| 3.8.5 LVDS之间的串扰与单端信号 | 第44页 |
| 3.8.6 抗电磁干扰 | 第44-46页 |
| 3.8.7 PCB设计准则 | 第46-47页 |
| 3.8.8 LVDS连接器 | 第47-48页 |
| 3.9 本章小结 | 第48-49页 |
| 第四章 FPGA软件系统设计与实现 | 第49-81页 |
| 4.1 FPGA系统设计流程和工具介绍 | 第49-52页 |
| 4.1.1 QuartusⅡ设计流程 | 第49-51页 |
| 4.1.2 第三方EDA开发工具 | 第51-52页 |
| 4.2 FPGA软件系统模块框架 | 第52-53页 |
| 4.3 LVDS图像通信模块 | 第53-56页 |
| 4.4 数据缓存模块 | 第56-61页 |
| 4.4.1 异步FIFO结构与亚稳态的处理 | 第57-58页 |
| 4.4.2 Gray码计数器 | 第58-59页 |
| 4.4.3 判断FIFO空满状态 | 第59-60页 |
| 4.4.4 同步寄存器 | 第60-61页 |
| 4.4.5 双口RAM设计 | 第61页 |
| 4.5 SDRAM控制器设计 | 第61-69页 |
| 4.5.1 SDRAM工作模式与状态 | 第61-64页 |
| 4.5.2 SDRAM工作时序 | 第64-69页 |
| 4.6 USB控制器及USB固件程序设计 | 第69-80页 |
| 4.6.1 USB2.0固件程序设计 | 第69-74页 |
| 4.6.1.1 固件程序的作用 | 第69-70页 |
| 3.6.1.2 USB启动方式和枚举 | 第70页 |
| 3.6.1.3 中断系统 | 第70-71页 |
| 4.6.1.4 程序/数据RAM | 第71-73页 |
| 4.6.1.5 USB描述符 | 第73-74页 |
| 4.6.2 固件程序的设计思路及固件架构 | 第74-75页 |
| 4.6.3 USB通信程序设计 | 第75-80页 |
| 4.7 本章小结 | 第80-81页 |
| 第五章 上位机设计及光斑生成算法 | 第81-88页 |
| 5.1 上位机界面设计 | 第81-83页 |
| 5.2 多线程技术 | 第83-84页 |
| 5.3 太阳质心算法设计 | 第84-87页 |
| 5.3.1 太阳质心算法原理 | 第84-87页 |
| 5.4 本章小结 | 第87-88页 |
| 第六章 系统测试与分析 | 第88-95页 |
| 6.1 系统硬件平台 | 第88页 |
| 6.2 逻辑功能仿真测试 | 第88-91页 |
| 6.3 硬件系统测试 | 第91-94页 |
| 6.3.1 封装接口及尺寸验证 | 第91-92页 |
| 6.3.2 电路板测试 | 第92页 |
| 6.3.3 FPGA与USB通信测试 | 第92-93页 |
| 6.3.4 图像采集在线调试 | 第93-94页 |
| 6.3.5 上位机图像显示测试 | 第94页 |
| 6.4 本章小结 | 第94-95页 |
| 第七章 总结与展望 | 第95-98页 |
| 7.1 工作总结 | 第95-97页 |
| 7.2 展望 | 第97-98页 |
| 致谢 | 第98-99页 |
| 参考文献 | 第99-102页 |
| 作者简介 | 第102页 |
