曹也 1,2,3,*程亮亮 1,2,3杨昊 1,2,3方志远 1,2,3[ ... ]谢晨波 1,2,3
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验 室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
激光雷达作为大气探测的有效手段之一, 逐渐向小型化、轻量化的趋势发展。针对激光雷达的功能专用性, 基于现场可编程门阵列 (FPGA) 对探测、采集系统进行了集成优化设计。逻辑中各模块之间通过握手协议和同步有限状态机有序配合完成数据链路的构建和传递。系统以 FIFO 作 为 ADC 的数据存储器, 通过 AXI 总线协议配合 Xilinx MIG IP 有序将 FIFO 的数据突发缓存到 DDR 中, 并且通过千兆以太网完成对采集数据的传输。该激光雷达数据采集卡集成光电倍增管增益控制和回波信号采集功能, 并采用兼容性硬件和逻辑设计, 具有集成度高、增益调节便捷且精度高、采集快速方便以及快速适配等诸多优点。
激光雷达 光电倍增管 数据采集 千兆以太网 现场可编程门阵列 lidar photomultiplier tube data acquisition Gigabit Ethernet field programmable gate array
1 中国科学院 空天信息创新研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
为满足合成孔径雷达实时成像、数据回放等高速可靠数据传输需求, 解决传统数据传输系统由于接口要求高、体积与功耗大以及网络配置不灵活等原因不适合用于外场试验的问题, 基于ZYNQ芯片设计一种光纤接口到以太网接口的数据传输系统。主要介绍数据传输流程的实现方法, 并提出一种三级乒乓和指令并行的优化策略保证数据正确, 提高传输速度; 通过移植嵌入式Linux系统实现灵活修改网络配置。与传统方案相比, 该系统在体积、功耗和灵活性上具有明显优势。经实验验证, 数据传输速度可达770 Mb/s。
高速数据传输 合成孔径雷达 Aurora IP用户接口 千兆以太网 现场可编程门阵列 嵌入式Linux 内存映射 乒乓操作 high-speed data transmission synthetic aperture radar Aurora IP user interface gigabit ethernet field programmable gate array embedded Linux memory mapping ping-pong operation
Author Affiliations
Abstract
1 Graduate School of Integrated Arts and Sciences, Kochi University, Kochi, Kochi 780-8520, Japan
2 Research and Education Faculty, Kochi University, Kochi, Kochi 780-8520, Japan
3 National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo 181-8588, Japan
4 Graduate School of Engineering, Chiba University, Chiba, Chiba 263-8522, Japan
Systems containing multiple graphics-processing-unit (GPU) clusters are difficult to use for real-time electroholography when using only a single spatial light modulator because the transfer of the computer-generated hologram data between the GPUs is bottlenecked. To overcome this bottleneck, we propose a rapid GPU packing scheme that significantly reduces the volume of the required data transfer. The proposed method uses a multi-GPU cluster system connected with a cost-effective gigabit Ethernet network. In tests, we achieved real-time electroholography of a three-dimensional (3D) video presenting a point-cloud 3D object made up of approximately 200,000 points.
real-time electroholography multiple-graphics processing unit cluster graphics processing unit gigabit Ethernet Chinese Optics Letters
2020, 18(2): 020902
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
随着红外探测器和图像处理技术的发展, 红外图像的分辨率和帧频越来越高, 红外图像的传输带宽越来越高。为了满足红外探测设备图像采集的需要, 设计了基于TI公司的DSP和Xilinx公司低成本FPGA开发的图像采集模块, FPGA通过HPI接口实现对DSP内存的访问, DSP通过EMAC接口配置管理以太网芯片, 实现千兆以太网传输功能。该模块具有高带宽、低成本、易于实现等特点, 满足当前红外探测设备图像采集的带宽要求。
千兆以太网 digital signal processing (DSP) DSP field programmable gate array (FPGA) FPGA host port interface (HPI) HPI EMAC Ethernet media access controller (EMAC) gigabit Ethernet
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了提高星敏感器地检设备中图像采集的便携型,设计了基于千兆网接口的星敏感器图像显示与存储系统.系统硬件平台包括输入图像解码与输出图像编码两部分,以AX88180和M88E1111为关键器件,在FPGA的控制下完成CameraLink图像到千兆网图像的协议转换,上位机软件通过Socket和多线程技术采集实时原始图像.通过实际应用证明,该系统满足图像数据的传输速度要求,能够方便地实现星敏感器图像的显示与存储.
星敏感器 图像 千兆网 star sensor image CameraLink CameraLink Gigabit Ethernet
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
针对高清视频信号的数据量大，所需的传输带宽高的问题，设计了嵌入式千兆网高清视频传输系统。该系统选用Altera公司Cyclone II系列的FPGA芯片为主控制器，完成数据的采集、处理和传输控制。系统采集端选用Camera Link接口，其数据传输速率最高可达1 Gbit/s，可为高清相机提供简单、灵活的连接。数据传输方式上采用千兆以太网技术，使视频信号不经压缩即可高速远程传输。实验采用分辨率为1 392列×1 040行×8位，帧频为16 Hz的紫外相机，结果表明,该系统每秒最高可传输52帧图像数据，数据流速度达到6078 Mbit/s，且成本低、体积小、功耗低、性能稳定，满足了工程需要。
嵌入式 千兆网 视频传输 embedded system gigabit ethernet video transmission FPGA FPGA
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100049
为了实现对远距离目标的实时监控，并全面清晰的捕获目标细节特征，设计了以千兆以太网为数据传输通路，通过 FPGA进行采集分辨力切换，同时具有可见及近红外波段独立自动对焦功能的双波段高清视频采集系统。根据监控模式要求，系统将可见光、近红外探测器采集的视频数据，通过 FPGA设置为指定分辨力的视频信号，通过千兆网将图像数据传入控制计算机，并由控制计算机进行图像显示与存储、自动对焦等操作。实验表明：系统能够根据监控要求，灵活的进行视频采集分辨力的切换及两路视频的自动对焦，最终实现了在两个波段下通过千兆网对远程目标视频的实时显示和高清存储。Based on Gigabit Ethernet
视频采集 千兆网 高清传输 双波段 SOBEL自动对焦 video acquisition Gigabit Ethernet high-definition transfer dual-band SOBEL auto focusing
1 中国科学院紫金山天文台， 江苏 南京 210008
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室， 江苏 南京 210008
3 钟山职业技术学院， 江苏 南京 210049
基于目前国内科学级CCD相机普遍采用USB2.0，其传输速度较低，传输距离较短的现状，设计了一款基于千兆以太网接口的CCD相机。采用Altera公司的Cyclone II系列FPGA建立NIOS II软核做控制器，采用物理层(PHY)芯片加数据链路层(MAC)芯片的结构建立千兆以太网传输系统。实验中传输速率最高可达700 Mb/s，传输距离可达50 m，从而解决了现存CCD相机存在的两大问题。
图像处理 嵌入式 千兆以太网 物理层 数据链路层 激光与光电子学进展
2012, 49(3): 032203
提出了一种千兆以太网络摄像机的设计，摄像机前端采用SONY CCD ICX285及时序发生器CXD1607和视频ADC AD9945,数字图像处理及千兆以太网接口技术的实现采用TI DSP DM648。时序发生器CXD1607产生时序驱动脉冲，ICX285输出原始的模拟视频信号，模拟视频信号经过视频ADC AD9945处理后，将数字视频信号输出到TI DSP DM648,DM648将接收到的数字视频信号经过处理后通过千兆以太网接口传输给上位机。传输协议采用TCP/IP协议，同时在摄像机上集成了HTTP服务和TELNET服务。
千兆以太网 CCD CCD DM648 DM648 Gigabit Ethernet TCP/IP TCP/IP
