一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法及装置，所述方法包括以下步骤，首先利用FPGA芯片的并行处理能力，对照相机内SD卡中数据传输的摄像信息进行监听，同时处理所述摄像信息并以字节流的形式储存到DDR2中；然后上位机按照USB3.0协议接收存储在DDR2中的数据，并还原成图像文件。所述装置包括相互连接的FPGA芯片和USB3.0芯片，USB3.0芯片上带有用于与上位机相连的USB3.0数据线；FPGA芯片与DDR2相连，FPGA芯片还连接有模数转换芯片，模数转换芯片带有用于与SD卡连接的接口。采用本发明专利技术所述的方法和装置，可将SD卡中存储的图像通过USB3.0数据线实时传输给具有接收功能的上位机，不受其它条件限制，同时成本低，效果好，是理想的相机图像传输方式和工具。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法及装置。
技术介绍
工业相机以其强鲁棒性、高拍摄帧率等特点被广泛应用于诸如机器视觉、视觉导航、立体视觉、模式识别、视觉测量等各个领域。但是在很多应用场合，相比于对高像素及经济型的需求，帧率和鲁棒性显得并非过于重要。另一方面，对工业相机而言，其分辨率一般是500万像素，相比于传统监控，它具备图像稳定性、高传输能力和强抗干扰能力等特点，但同时也在实际中反应出了受带宽制约、低分辨率等缺点。鉴于工业相机的不足，选择民用相机取代。民用相机的分辨率一般是1500万像素，按照USB2.0协议与电脑进行在线传输，传输1500万像素的15兆RAW无损格式的照片需要3秒以上的时间。即使部分高端民用相机采用USB3.0协议与电脑进行实时传输，比如佳能EOS-1D X Mark II相机，但是传输效果依然有待提高。随着电子信息技术的迅速发展，计算机接口技术也一直在进步。目前，处于主流地位的USB2.0技术已渐渐不能满足高速率的传输需求。计算机通过数据采集卡可以获取外部世界的信息。近年来，数据采集卡在国民经济和国防建设的各个领域都有着广泛的应用，从寻常生活中的电视图像、数码摄像，到科学研究中的医学影像、卫星遥感等对信息采集技术都有很高的要求。另外，国内外对图像采集系统的研究几乎都是基于PC机的高速外设接口，其种类主要有：IEEE1394接口、eSATA接口、Camera Link接口、ExpressCard2.0接口、USB3.0接口。USB(Universal Serial Bus)总线是目前具有优势和应用广泛的外设接口规范。USB3.0技术是由英特尔、惠普、NEC、NXP半导体以及德州仪器等公司共同开发的，应用领域包括快速同步即时传输的个人计算机、消费及移动类科技产品。USB3.0可以向下兼容旧版本的USB技术，最重要的是提高了SGbps的传输速率，而且还添加了新的电源管理功能，支持全双工通信，使得总线的供电能力最大化。与USB2.0相比，USB3.0除了具有USB通常的特性，在传输速率、接口性能、端点数目、通信方式、电源管理等方面都有了很大的提高。现有技术的SD卡具有存储功能和无线传输功能，其数据的读取均是通过读卡器或者通过无线模块进行传输。目前相机的存储设备一般采用SD卡，对于相机的数据传输也均是取出SD卡后，将相机通过数据线与电脑连接，或直接通过SD卡的无线模块进行数据读取，这些读取数据方式过于繁琐且读取速度较慢，但目前还没有更好的方法能够快速读取或传输存储在相机SD卡中的信息。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法及装置。本专利技术的技术方案是：一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法，包括以下步骤：1.1、利用FPGA芯片的并行处理能力，对照相机内SD卡中数据传输的摄像信息进行监听，同时处理所述摄像信息并以字节流的形式储存到DDR2中；1.2、上位机按照USB3.0协议接收存储在DDR2中的数据，并还原成图像文件。所述步骤1.1包括：1.1.1、模数转换芯片将采集到的模拟信号转化为数字信号并传输给FPGA芯片；1.1.2、FPGA芯片对接受到的数字信号进行计算、CRC校验，并储存到DDR2芯片中。所述步骤1.2包括：1.2.1、上位机与FPGA芯片通过USB3.0数据线通讯，上位机发送数据传输指令给FPGA芯片；1.2.2、FPGA芯片接受数据传输指令，并将存储在DDR2中的数据输送给上位机；上位机接收FPGA芯片处理后的16进制格式数据，并还原成图像文件。采用所述的一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法制作的装置，包括相互连接的FPGA芯片和USB3.0芯片，USB3.0芯片上带有用于与上位机相连的USB3.0数据线；FPGA芯片与DDR2相连，FPGA芯片还连接有模数转换芯片，模数转换芯片带有用于与SD卡连接的接口。进一步，所述USB3.0芯片带有flash芯片作为USB3.0芯片配置芯片，所述USB3.0芯片配置芯片内储存相应的固化有可执行的中间程序。进一步，所述FPGA芯片带有flash芯片作为FPGA芯片配置芯片，所述FPGA芯片配置芯片内储存相应的固化有可执行的中间程序。进一步，USB3.0芯片与FPGA芯片之间和模数转换芯片与FPGA芯片之间采用相同的连接线连接，且连接线的长度相等。起控制作用的FPGA芯片内固化有可执行的中间程序，由与FPGA芯片相连接的晶振为本专利技术提供时钟脉冲；FPGA芯片控制模数转换芯片，同时接收经模数转换芯片传递的数据信号，并对数据进行并行计算、CRC校验。FPGA芯片通过同步FIFO模式与DDR2芯片相互通讯，实现FPGA芯片对DDR2芯片的控制，DDR2芯片为FPGA芯片提供数据存储功能，保证数据的可靠性，避免因过多数据无法存储或传输丢包而导致的数据缺失。FPGA芯片通过USB3.0芯片和上位机通讯，接收上位机的传输指令，上位机通过USB3.0芯片发送传输指令给FPGA芯片，上位机接收FPGA储存在DDR2的数据和FPGA芯片反馈的信息。上位机可观测到具体数据和传输速度，然后进行储存具体数据和还原文件等相关操作。USB3.0芯片内固化有可执行的中间程序，通过一个配置的并行通用可编程接口GPIFⅡ与FPGA芯片相接；上位机通过USB3.0芯片的UART接口实现与FPGA芯片的连接；GPIFⅡ接口和UART接口均采用自动DMA方式完成数据传输，从而实现USB3.0芯片对USB3.0数据线的控制与高速数据传输以及FPGA芯片、上位机、USB3.0芯片三者之间的互相通讯。USB3.0芯片是FPGA芯片与上位机之间的通讯桥梁，上位机直接控制FPGA芯片进而控制本专利技术所述的装置，FPGA芯片传输数据并反馈信息给上位机。除此之外，USB3.0数据线将本专利技术所述的装置与上位机接通，利用上位机为本专利技术提供电源。模数转换芯片由FPGA芯片控制，模数转换芯片用来采集模拟信号并转化为数字信号传输给FPGA芯片，FPGA芯片为模数转换芯片提供时钟脉冲。FPGA芯片接受模数转换芯片传输的数据，并进行计算、CRC校验和存储等处理，以等待上位机的数据传输指令。采用flash芯片为FPGA芯片和USB3.0芯片配置芯片，分别为FPGA芯片配置芯片和USB3.0芯片配置芯片，均用来储存相应的固化有可执行的中间程序，使得只需下载一次固化有可执行的中间程序即永久保存，断电仍然保存。FPGA芯片通过FPGA芯片配置芯片中相应的固化有可执行的中间程序，实现对本专利技术中其他芯片的控制。USB3.0芯片通过USB3.0芯片配置芯片中相应的固化有可执行的中间程序，实现对USB3.0数据线的高速传输。FPGA芯片和USB3.0芯片内具备相应可下载烧写程序的RAM，可在线烧写相应可执行的中间程序进行实验，具有断电易失性。本专利技术集成在电路板上，电路板采用8层电路，按工业标准设计。FPGA芯片和USB3.0芯片之间及FPGA和模数转换芯片之间的走线均采用等长设计，以保证高速信号的可靠传输。电路板上用于接收数据的FPGA芯片的IO接口均采用外接上拉电阻的方式，以增大IO接口的驱动能力，避免造成无法接收数据等问题。DDR2芯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法，其特征在于：包括以下步骤：1.1、利用FPGA芯片的并行处理能力，对照相机内SD卡中数据传输的摄像信息进行监听，同时处理所述摄像信息并以字节流的形式储存到DDR2中；1.2、上位机按照USB3.0协议接收存储在DDR2中的数据，并还原成图像文件。
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法，其特征在于：包括以下步骤：1.1、利用FPGA芯片的并行处理能力，对照相机内SD卡中数据传输的摄像信息进行监听，同时处理所述摄像信息并以字节流的形式储存到DDR2中；1.2、上位机按照USB3.0协议接收存储在DDR2中的数据，并还原成图像文件。2.如权利要求1所述的一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法，其特征在于：所述步骤1.1包括：1.1.1、模数转换芯片将采集到的模拟信号转化为数字信号并传输给FPGA芯片；1.1.2、FPGA芯片对接受到的数字信号进行计算、CRC校验，并储存到DDR2芯片中。3.如权利要求2所述的一种基于FPGA监听的SD卡数据流通信方法，其特征在于：所述步骤1.2包括：1.2.1、上位机与FPGA芯片通过USB3.0数据线通讯，上位机发送数据传输指令给FPGA芯片；1.2.2、FPGA芯片接受数据传输指令，并将存储在DDR2中的数据输送给上位机；上位...
【专利技术属性】
技术研发人员：周佳立，陈以军，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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