基于千兆网接口摄像机设计.docx

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1、基于千兆网接口摄像机设计sunjuan导语：介绍了千兆网接口摄像机硬件设计方案，利用FPGA强大的可编程和并行处理才能，较大限度的利用了网络带宽；提出用Winpcap获取图像数据，有效进步了数据包的捕捉率；设计的高分辨率高帧率摄像机画面明晰流畅。摘要：介绍了千兆网接口摄像机硬件设计方案，利用FPGA强大的可编程和并行处理才能，较大限度的利用了网络带宽；提出用Winpcap获取图像数据，有效进步了数据包的捕捉率；设计的高分辨率高帧率摄像机画面明晰流畅。关键字：千兆网；摄像机；FPGA;1引言随着监控系统在商用民用的日渐普及，监控摄像机被广泛应用在各个领域，为社会治安保驾护航。视频监控摄像机广泛应

2、用于居民住宅、楼盘别墅、商场店铺、财务室。每个不同的应用领域，需要有不同类型的监控摄像机。传统的监控摄像机图像分辨率低，难以知足一些有特殊要求的应用场合。利用网络来实现对高分辨率高帧率视频图像传输是视频监控系统的一种重要思想。但百兆网传输带宽缺乏、数据传输速度太慢严重制约了其在监控领域的应用。针对这一问题，本文提出了基于千兆以太网传输视频图像并充分利用了FPGA并行处理和SDRAM高速缓存的上风，进步了视频图像的传输速度。2硬件总体设计硬件总体框架如上图，主控制器FPGA选用altera公司高性价比芯片EP2C20F256C6N。系统工作频率为100M。图像传感器的数据首先在FIFO里缓冲后暂

3、存于SDRAM，在网络空闲时将暂存的图像数据经FIFO2缓冲后送MAC芯片，再发送到网络上。CMOS芯片选用MicronTechnology的MT9P031，在500万像素的总分值辨率下最高可输出14帧的图像数据。SDRAM选用W982516BH-75，容量为32Mbytes,g与FPGA内部FIFO结合可设计为32Mbytes的大容量循环缓存，在图像分辨率为300万像素时可缓存10帧以上图像数据。千兆网接口MAC芯片选用AX88180，物理层芯片选用88E1111，再通过网络变压器及RJ45用六类网线与计算机千兆网卡相连。3千兆网接口设计AX88180是亚信公司推出的一款高性能低本钱的Non

4、-PCI千兆以太网控制器,适用于多种需要高速接入网络的嵌入式系统,如消费电子和家庭网络等。AX88180内置10/100/1000Mb/s以太网媒体存取控制器MAC,符合IEEE802.3/IEEE802.3u/IEEE802.3ab协议,可与一般16/32位微控制器连接,其操纵与SRAM一样。AX88180内置10/100/1000Mb/s以太网媒体存取控制器MAC,与PHY之间采用RGMII接口;内置主机接口控制器,可以与16/32位主机方便连接寻址方式与SRAM一样;内置40KBSRAM网络封包缓存器,其中32KB用于从PHY接收数据包,KB用于主机发送数据包到PHY,可以用高效方式进展

5、封包的存储、检索与修改;内置256字节的配置存放器,用于主机控制和参数设置;内置EEP-ROM接口;内置IP/TCP/UDP校验和大大减小微控制器的运算负载,改善传输反响时间。图2为AX88180及PHY芯片88E1111的连接图。3.1千兆网接口初始化对千兆网接口的初始非常重要，假如初始化不正确，系统将无法正常工作。对接口的初始化主要包括对AX88180和88E1111的初始化。代码用verilog语言完成。详细代码可参考亚信公司的驱动程序代码，应留意初始化时需要参加一些固定的延时以确定芯片正常工作。3.2图像数据的封包当图像的分辨率为20481536时，一个UDP数据包包含1024字节的图像数据和两个bytes图像行编号。当计算机收到数据包时，根据图像行编号信息放入对应的内存中，可以很方便的组合成一副完好的图像。并且，采用行编号的形式，还可防止某一两个数据包丧失后导致整副图像都无法显示的问题。以下这FPGA写入AX88180的UDP包头代码。caseparam_numd0:w_dd0