基于FPGA CycloneIII的四路CameraLink图像输出信号源处理板

1、板卡概述 
本板卡的图像信号源主要为了模拟图像显示的过程，通过FPGA芯片CycloneIII EP3*0F484C8产生供图像显示所需要的行、场信号，并产生有*规律变化的灰度值图像数据。此信号源可供图像采集系统进行系统功能测试、验证和硬件调试；可通过图像采集卡设备把信号源产生的图像显示出来，从而能在显示屏幕上看到需要显示的图像效果。 
此设计的信号源是为了给以多路图像合成控制器图像为*的采集系统提供图像源，即作为模拟初级配置（Base Camera link）的相机输入图像数据。而图像采集系统则利用多路图像合成控制器将前端输入的16个Base Camera Link通道图像数据合并转换成一组CameraLink数据输出，利用计算机上安装的CAMERA LINK采集卡将图像数据采集到PC机并进行*终的大幅图像的显示处理和存储。

2、技术参数 
1) 图像信号源的硬件结构 
该图像信号源的硬件结构是基于CPCI-FMC架构的FPGA（型号EP3*0F484）中低端产品验证平台。基于FMC连接器快速搭建验证平台，是Xilinx新一*发板*使用的板间互联的形式，目前很多公司开发相适应的子卡进行连接调试。本板卡利用ALtera的CycloneIII EP3*0F484C8芯片开发满足中低速的应用平台，并且结合CPCI几何架构，除了能满足简单的验证之外，并能快速搭建基于CPCI架构的高端稳定*震的产品。

2)板卡物理机械组成 
信号源整套板卡如上图2的实物图所示，其板卡物理机械部分是由一块载板和两块小子板组成。载板为基于CycloneIII系列的EP3*0F484C8芯片和FPGA图像缓存SDRAM和载板两侧是FMC接口母座为主构成的；而两块子板为基于FMC接口的CameraLink子卡模块构成。其两块子板分别位于载板两侧的对称位置。

3)基于EP3*0F484C8芯片的载板介绍 
载板主要组成部分为EP3*0F484C8芯片、图像缓存SDRAM、 FMC接口。 
a)、FPGA芯片 
根据本系统的运算性能和外设I/O的需求，选用CycloneIII系列的EP3*0F484C8芯片，它具有39600个逻辑单元、2340Kbit存储单元，126个乘*、4个PLL， 331个外部*I/O，*高运行时钟*300MHz 。该性能已经满足本系统的要求。 
b)、FPGA图像缓存SDRAM 
SDRAM选用两片大容量的SDRAM，MT48LC16M16A2 （4 Meg x 16 x 4 banks）*挂接在FPGA上，一片可以用于存储图像或者AD等接口数据流，一片可以用于作为内嵌NIOS系统的系统内存使用。 
c)、FMC接口 
FMC连接器是一种*多pin的互连器件，广泛应用于板卡对接的设备中，*是在xilinx公司的*开发板中都使用。该CamerLink子卡模块就专门针对xilinx开发板设计的标准板卡，用于视频信号检测，分析等应用。 
FMC接口,支持2路CamerLink BaseLine 输出。 
CamerLink连接器采用Mini 0.8mm间距的连接器，*大减小板卡空间大小。 
FMC子板大小为：90mmX69mm。安装孔大小为2.7mm。

4) 基于FMC接口的CameraLink子板介绍

3、环境指标要求 
存储环境温度：-50 ℃～70 ℃； 
工作环境温度：-40 ℃～55 ℃。

4、物理特性 
储存温度：-20℃～ +70℃ 
存储温度：商业级0℃～ +55℃ ，工业级 -20℃～ +55℃ 
工作湿度：10%～80%
5、应用领域 
数字成像，图像分析与测试。 
6、软件功能 
信号源在图像*分辨率5161X5141屏幕范围内，同时输出4路灰度等级不同的16位色图像，且每帧图像灰度逐渐变化。实现屏幕显示4种不同灰度值的图像。FPGA程序实现的图像效果如图所示：

7、使用方法 
开机自动产生CameraLink数据流，数据流的格式：单路输出 5162×5141×2B。像素时钟频率 60MHz。

8、总结
使用FPGA设计的图像信号源设计方案，结构简单，实现方便，而且具有很强的可扩展性。利用基于Camera Link接口协议的图像信号采用LVDS方式传输，增加了传输距离，*了传输过程中的信号精度。在地面测试台系统的应用中，该图像信号源运行稳定、*，各项指标均能满足各项设计要求。

9、 技术支持： 
直接由板卡开发团队提供技术支持，可以根据用户需要修改原理图和PCB，并升级为图像采集卡，数据播出卡等开发平台。团队也可支持应用程序开发。