太阳能电池缺陷检测系统的图像采集与传输

【摘要】：太阳能作为一种清洁的可再生能源，正越来越受到国家的重视和居民的青睐。太阳能电池片作为光伏发电组件的核心部件，其质量的优劣直接关系到发电的效率。因此对太阳能电池片进行缺陷检测具有十分重要的现实意义。在缺陷检测系统中，主要包括图像采集、传输和处理的过程。本论文主要目的是介绍太阳能缺陷检测的相关知识背景，设计了一个基于FPGA平台的图像采集和传输的方案。 本系统的验证平台为友晶公司提供的DE2-115FPGA开发平台和D5M CMOS图像传感器组件。将整个系统的设计分为Verilog逻辑设计、片上可编程系统（SOPC，SystemOn a Programmable Chip）设计和软件设计三个部分。Verilog逻辑设计模块对CMOS图像传感器进行配置，进行有效图像数据的采集和图像格式的转换，将转换为RGB格式的图像数据送入到SOPC系统中。在SOPC系统中自定制了一个IP核外设，实现数据流从纯硬件Verilog模块转入到NiosⅡ嵌入式系统中，便于加入网络传输功能。软件设计主要是控制图像采集以帧的形式写入SDRAM存储器，并通过使用μC/OS-Ⅱ实时操作系统和NicheStack TCP/IP协议栈将图像由RJ45网口发送到PC客户端。 本论文成功实现了对CMOS摄像头图像的采集和网络传输，测试结果表明能达到预期效果。本设计有效的结合了FPGA的并行操作适用于大量数据处理的思路和嵌入软核的SOPC系统灵活性好和集成度高的特点，便于后续的图像处理，同时也可作为基于FPGA平台的嵌入式网络传输方案的探讨。 【关键词】：太阳能电池 片上可编程系统 图像采集 以太网通信
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 光伏行业发展概况8-9
• 1.2 太阳能电池缺陷检测国内外研究概况9-10
• 1.3 图像采集处理系统现状10-11
• 1.4 本论文研究的主要内容11-12
• 2 系统总体设计12-17
• 2.1 系统方案论证12
• 2.2 系统开发平台12-15
• 2.3 系统工作原理15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 3 系统逻辑模块设计17-24
• 3.1 CMOS 摄像头配置模块17-19
• 3.2 图像数据接收模块19-20
• 3.3 图像格式转换模块20-23
• 3.4 本章小结23-24
• 4 SOPC 系统设计24-42
• 4.1 SOPC 技术概述24
• 4.2 NiosⅡ处理器系统24-27
• 4.3 自定制 IP 核 CCD_IF 的设计27-38
• 4.4 SOPC 系统生成38-41
• 4.5 本章小结41-42
• 5 软件设计42-54
• 5.1 μC/OS-Ⅱ操作系统42-44
• 5.2 以太网通信模块44-48
• 5.3 NiosⅡ IDE 下的程序设计48-52
• 5.4 客户端 VC++下程序设计52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 6 系统调试结果与分析54-59
• 6.1 系统资源测试54
• 6.2 系统功能测试54-56
• 6.3 系统联调56-58
• 6.4 本章小结58-59
• 7 总结与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63

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