1.总体设计方案概述
系统分为4个模块，图像采集模块使用1394接口，采集卡保存图像数据，压缩图片；图像处理模块中，DM8168开发板嵌入Qt界面，通过电平转换芯片将信号传给FPGA，数模转换芯片与VGA接口相连直接输出采集的图像；图像传输模块中，通过Cammera link线将图像传给PC机；图像缓存模块使用二级缓存，有助于图像处理。
主要硬件&芯片列表
| 名称 | 用途 |
|---|---|
| 东芝1/3型640Hx480V像素火龙CCD相机CSFV90BC3-B | 将图像转换成电信号 |
| 西霸FG-EFWB-V1T-003BI-1-BC01型板卡 | PCIE采集卡 |
| DM8168 开发板 | 通过Qt给图像嵌入界面 |
| LM 7805 | 将+12V转为+5V |
| AMS1117-3.3 | +5V转为+3.3V |
| SP3232ECA | 电压转换芯片 |
| DS90CR287MTD | 电平转换芯片，将从FPGA发送来TTL信号转换成4路串行差分LVDS信号和1路串行差分LVDS 时钟周期信号 |
| ADV7123KST140 | 图像输出模块的数模转换芯片，与VGA接口相连直接输出采集的图像 |
| DS90LV019TM | 电平转换芯片，与串口MAX3232 相连的差分信号驱动器，一个具有差分发送和差分接收功能的转换芯片实现LVDS信号和TTL信号之间的相互转换 |
| LM2596-5.0 | 五端稳压集成模块 |
| AMS1117-3.3 | 降压模块 |
| SPX3819-1.2 | 降压模块 |
| MAX3232ESE | 串口电压转换 |
| EP4CE15F256 | FPGA芯片 |
| M25P64 | 串行FLASH，FPGA程序下载的配置芯片 |
| AM29LV160 | 并行 FLASH，配置芯片 |
| K4S641632K-UC60 | SDRAM芯片 |
| IS61LV25616 | SRAM芯片 |
2.火龙相机参数
| 指标 | 参数 |
|---|---|
| 型号 | CSFV90BC3-B |
| 外形尺寸 | 44×29×44mm/(不含突起部) |
| 图像分辨率 | VGA-640(H)×480(V) |
| 帧速 | 90 fps |
| 最大帧速 | 190 fps |
| 接口 | IEEE Std 1394b-2002 |
| 靶面尺寸 | 4.88mm×3.66mm(1/3type) |
| 正方像素尺寸 | 7.4μm×7.4μm |
| 电源 | DC8V ~ 30 V IEEE1394 电缆供电 |
| 协议 | IIDC 1394-based digital camera specification |
3.1394b-PCIE卡
扩展3个1394b 外部接口和1个1394a 共享对内接口,正好可以通过线缆与火龙相机连接，此采集卡支持即插即用，且兼容的IEEE 1394～1995 任何一种形式的高性能串行总线，兼容符合IEEE 1394a-2000 标准，支持800/400/ 200/ 100mbps数据传输率。
4.主板
DM8168 开发板以Ti TMS320DM8168 Davinci数字媒体处理器为核心，并将ARM、CPU、DSP内核、视频及音频协处理器、3D图形加速引擎进行集成并与外设组装，做到小型化实用化。
DM816 开发板的硬件配置如下：
- 采用 TI TM320DM8168 DaVinci 数字媒体处理器
- 1GB DDR3 DRAM；256MB NAND flash
- 4 路音频/复合标清视频输入
- HDMI、YCbCr和复合视频输出
- 1个UART 接口
- 1个USB2.0 高速/全速客户机接口
- 1个SATA 硬盘接口
- 支持立体声输入/输出
- 10/100/1000Mbps 以太网 MAC(EMAC)
- 可配置的 boot-load 选择
- 4个用户指示灯，4个用户拨码开关
- 子板扩展接口
- 20PIN TI JTAG 仿真接口
- 单一+12V 电源输入，电流消耗：1A
- 尺寸：150mm x 110mm
- 工作温度：0-70 摄氏度，可选支持扩展温度-45 – 80摄氏度
5.电源转接板
6.底板
底板主要功能是通过电平、电压转换芯片为核心板提供合适的信号及电压。其中包括图像输出模块的电平转换芯片DS90CR287MTD，它和 26-pin的MDR相连经Camera Link线输出采集的视频，另外一个就是数模转换器ADV7123KST140，它与VGA接口相连直接输出采集的图像。还有与串口MAX3232 相连的差分信号驱动器DS90LV019TM，剩下的一个是五端稳压集成模块LM2596-5.0。
（1）串口通讯模块
由于底板要和PC机进行通讯，这需要选用一个具有差分发送和差分接收功能的转换 芯片实现LVDS信号和TTL信号之间的相互转换，本设计中采用的是DS90LV019TM电平转换芯片。
常用的串口电路芯片有 MAX232 和 MAX3232，MAX232 的供电电压是5.0V，MAX3232 的供电电压是 3.3V，由于系统中所用的芯片的供电电压大多是 3.3V，所以选用 MAX3232 芯片更合适，这样就使得布线时电源层更容易。设计中选用了美信公司的MAX3232ESE。
（2）稳压模块
五端稳压集成模块 LM2596-5.0
（3）图像输出模块
两种图像输出接口，一种是通过VGA口直接在液晶显示屏上显示采集的图像，另一种是通过26-pin的MDR经Camera Link线与PC机相连来输出图像。
1） VGA 口输出图像
选择了 ADV7123KST140 作为我们的图像输出模块的数模转换芯片。、
2)）Camera Link口输出图像
通过Camera Link线输出经核心板FPGA处理过的图像，需要考虑到电平的变化，要将 TTL信号转化成低电压差分信号(LVDS)输出到PC机上再显示图像。
7.Cyclone IV核发板
1）FPGA芯片的选择
系统设计最后选择的型号是 EP4CE15F256，其物理尺寸为 17mm×17mm，1.0mm间距，具有 15408个LEs逻辑单元，56个M9K RAM存储块，同时4个PLL，8个用户I/O块共343个最大I/O引脚接口165个可用接口和53个LVDS接口。
2）FPGA 配置芯片的选择
选用了M25P64 芯片作为FPGA程序下载的配置芯片，该存储器有16M字节，且带有先进的写保护机制和高速SPI总线访问。
3）图像缓存模块
选用了三星公司的一款SDRAM，其具体的型号为K4S641632K-UC60，封装形式为54 引脚的TSOP封装。
选用ISSI公司的SRAM芯片IS61LV25616。