本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是如何使用FPGA和PCI總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)天文圖像實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　提出了一種基于FPGA和PCI總線(xiàn)的天文圖像實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；其包括硬件結(jié)構(gòu)、FPGA數(shù)據(jù)獲取和傳輸邏輯。該系統(tǒng)能夠在FPGA中實(shí)現(xiàn)對(duì)最高峰值是660 MB／s，均值為200 MB／s，幀速率是2500幀／s的高速CMOS相機(jī)天文圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理，并由橋接芯片PCI9656通過(guò)PCI總線(xiàn)傳輸給PC機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

　　隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，與基于CCD（電荷耦合器件）成像技術(shù)的相機(jī)相比，基于CMOS（互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體）成像技術(shù)的相機(jī)具有省電、響應(yīng)速度快、反應(yīng)驅(qū)動(dòng)速度快、容易達(dá)到高像素以及可以隨機(jī)調(diào)整觀測(cè)者感興趣的輸出圖像窗口、輸出圖像幀頻高和輸出圖像數(shù)據(jù)速率高等特性，并且還具備體積小、制造方便和成本低等優(yōu)勢(shì)，因而在天文探索領(lǐng)域逐步得到了廣泛的應(yīng)用。然而，CMOS相機(jī)輸出的數(shù)字化圖像分辨率高、信息量大，使后續(xù)的傳輸、處理等過(guò)程的實(shí)現(xiàn)變得極為困難，從而給整個(gè)圖像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。如在某光學(xué)天文臺(tái)地面觀測(cè)站一個(gè)實(shí)時(shí)觀測(cè)太陽(yáng)黑子的工程項(xiàng)目中，所采用的符合CameraLink標(biāo)準(zhǔn)（一種高速數(shù)字圖像接口標(biāo)準(zhǔn)）高速、高性能CMOS相機(jī)輸出的天文圖像數(shù)據(jù)輸出最高峰值可達(dá)600 MB／s，均值為200 MB／s。為解決這些問(wèn)題，筆者提出了一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其基于FPGA（field program gate array）芯片，通過(guò)高效率的PCI（peripheral component interconnect）總線(xiàn)，構(gòu)建了一個(gè)高性能的圖像采集處理系統(tǒng)，能夠完成該天文臺(tái)的所需天文圖像的實(shí)時(shí)采集和處理。