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硕士学位论文 水田搅浆机平地装置的设计与试验研究，共87页。
摘 要
烟草除杂机是用于烟叶生产流水线上剔除烟草中异物的专用装置。它是一种集电、光、机、气为一体的自动化检测系统。烟草除杂机有较高的实时性与准确性要求,因此釆用的数字图像处理平台必须具备支持复杂算法和处理海量高速数据的能力。论文针对卷烟厂釆用的某一款烟草除杂机进行了图像处理系统的软硬件设计。
论文首先完成了图像处理系统的总体设计,主要包括软硬件设计两部分。
完成了烟草除杂机图像处理平台的硬件设计,主要包括最小系统、CCD相机釆集电路、外存储器电路和数据通信电路的设计。具体有:电源电路,时钟电路,FPGA配置电路和复位电路的设计;CameraLink接口和CameraLink信号转换板卡设计;FPGA与FLASH接口电路、FPGA与SSRAM接口电路和FPGA与SDRAM接口电路的设计;RS232接口电路、以太网接口电路及FPGA和DSP通信接口电路的设计。研究了烟草异物识别算法及其在FPGA上的实现,具体包括:算法需求分析、图像预处理、二值化异物剔除算法、子算法模块FPGA实现、自适应IP核设计、SOPC系统集成和NIOS软核程序开发。其中NIOS程序主要包括图像获取,图像二值化和以太网网卡驱动及通信程序的设计。
最后进行了现场硬件设备与软件程序联试联调。其中包括FPGA与DSP图像通信接口 EMIFA的联合调试,并对烟草除杂机在实际生产线上的剔除效果进行了分析与总结。
关键词:烟草除杂机,图像处理系统,FPGA, DSP, SOPC

目录
Abstract II
1 m i
1.1课题背景及研究意义 1
1.2国内外烟草除杂机发展现状 2
1.3本文的主要研究内容与章节安排 3
2烟草除杂机图像处理系统的总体设计 4
2.1烟草除杂机工作原理 4
2.2图像处理系统总体设计 5
2.3 CCD 相机 CV-L107CL 介绍 8
2?4PFGA 芯片 EP2S90F1020 介绍 9
2.4.1FPGA基本结构 9
2.4.2 EP2S90F1020 选型分析 10
2.4.3 FPGA开发环境 11
2.5 DSP 芯片 TMS320C6455 介绍 12
2.5.1 DSP基本结构 12
2.5.2 TMS320C6455 选型分析 13
2.5.3 DSP开发环境 14
2.6本章小结 14
3图像处理板卡硬件电路设计 15
3.1最小系统设计 15
3.1.1电源电路设计 15
3.1.2时钟电路设计 17
3.1.3 FPGA配置电路设计 18
3.1.4复位电路设计 19
3.2 CCD相机数据采集电路设计 20
3.3外存储器电路设计 23
3.3.1 FPGA与FLASH接口电路设计 23
3.3.2 FGPA与SSRAM接口电路设计 24
3.3.3 FPGA与SDRAM接口电路设计 26
3.4数据通信电路设计 27
3.4.1 RS232接口电路设计 27
3.4.2以太网接口电路设计 28
3.4.3FPGA与DSP接口电路设计 29
3.5本章小结 32
4异物识别算法的设计与FPGA实现 34
4.1烟草除杂算法设计 34
4.2算法子功能模块的FPGA实现 36
4.2.1时钟需求分析 37
4.2.2图像缓存模块 37
4.2.3图像预处理模块 39
4.2.4图像二值化模块 42
4.2.5异物统计模块 43
4.3自定义IP核设计及SOPC系统构建 46
4.3.1图像融合IP核 48
4.3.2 RGB图像获取IP核 49
4.3.3 二值化查找表存储IP核 50
4.3.4图像处理IP核 51
4.3.5 SOPC系统构建 52
4.4NIOS II程序 发 54
4.4.1图像获取NIOS设计 56
4.4.2图像二值化NIOS设计 57
4.4.3以太网NIOS设计 58
4.5本章小结 63
5系统联试联调 64
5.1 EMIFA 接 口调试 64
5.1.1 EMIFA 配置过程 64
5.1.2 EMIFA 读写 FPGA 内部 SRAM 设计 65
5.2系统软硬件联调 69
5.2.1图像板卡系统组装 69
5.2.2系统测试与结果分析 70
5.3本章总结 72
6总结与展望 73
附图A图像处理系统板卡实物图 79
附图B系统总体设计图 80