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

　　提出了一種基于FPGA和PCI總線的天文圖像實時采集與處理系統(tǒng)設(shè)計；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中實現(xiàn)對最高峰值是660 MB／s，均值為200 MB／s，幀速率是2500幀／s的高速CMOS相機天文圖像數(shù)據(jù)的實時采集和處理，并由橋接芯片PCI9656通過PCI總線傳輸給PC機進行進一步處理。

　　隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，與基于CCD（電荷耦合器件）成像技術(shù)的相機相比，基于CMOS（互補性金屬氧化物半導(dǎo)體）成像技術(shù)的相機具有省電、響應(yīng)速度快、反應(yīng)驅(qū)動速度快、容易達(dá)到高像素以及可以隨機調(diào)整觀測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，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、處理等過程的實現(xiàn)變得極為困難，從而給整個圖像系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如在某光學(xué)天文臺地面觀測站一個實時觀測太陽黑子的工程項目中，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。為解決這些問題，筆者提出了一個系統(tǒng)設(shè)計，其基于FPGA（field program gate array）芯片，通過高效率的PCI（peripheral component interconnect）總線，構(gòu)建了一個高性能的圖像采集處理系統(tǒng)，能夠完成該天文臺的所需天文圖像的實時采集和處理。