基于SOPC的列車環境異物入侵監測系統研究

3 視頻數據圖像傳輸模塊設計
視頻數據圖像傳輸部分采用SOPC Builder工具自帶的以太網接口IP核，將其添加到NiosⅡ系統中，構建成SOPC系統。其中，DM9000A是一款高速網絡控制器，它具有通用處理器接口，1個10／100M PHY和4K字節的SRAM，它支持8位和16位2種數據接口。SOPC Builder提供將DM-9000A連接到Avalon總線上所需要的接口邏輯。圖5是DM9000A IP核接口模塊，分為輸入和輸出兩部分，一部分是模塊與Avalon總線的連接信號，另一部分是模塊與FPGA外部的DM9000A連接的信號。

最后根據需要配置得到的NiosⅡ軟核處理器如圖6所示。NiosⅡ是一個用戶可配置的通用RISC嵌入式處理器，NiosII集成開發環境(IDE)是NiosⅡ系列嵌入式處理器的基本軟件開發工具，所有軟件開發任務都可以在NiosⅡIDE下完成。

4 結束語
本文介紹一種基于SOPC的列車分布式環境異物入侵前端監測系統，詳細介紹了SOPC硬件系統的設計配置過程，以及基于此硬件系統配置的NiosⅡ軟核處理器的軟件設計。最后在Altera公司的DE2開發平臺上進行測試，監測得到前端灰度圖像如圖7所示，達到了前端檢測的目的。列車環境異物入侵監測系統軟件流程包括對各模塊的初始化和對各模塊的流程控制，主要有視頻采集控制、圖像處理控制、圖像SDRAM存儲控制、以太網接口控制流程等設計。

基于SOPC技術設計的創新點在于不但軟件是可以編程的，構建的硬件系統也是可編程的，這就為系統的靈活配置和軟件的靈活設計提供了很大的方便，也有利于系統的后期優化和升級。在設計時，要注意根據具體的硬件資源大小和實現速度要求，選擇硬件實現還是軟件模擬。同時還要注意前端采集模塊的抗抖動設計。這種量體裁衣的硬件配置方式可以最大限度地提高系統的性價比，使得SOPC技術在環境異物入侵監測系統中有著廣闊的應用空間。也可以利用HardCopy技術，將實現于FPGA器件上的列車分布式環境異物入侵監測系統通過特定的技術直接向ASIC轉化。