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高帧率和高分辨率图像采集在高科技研究、工业、医疗、交通、航空等众多领域有着广泛的应用,例如航天和军工中高速物体运动轨迹捕捉、3D动漫、视频定位和测量、高速公路交通监控等。然而,这种图像的连续采集必将产生巨大的数据量,如何实时远程传输这些海量图像数据到计算机进行分析处理,就成为必须研究的课题。光纤通信技术具有频带宽、损耗低、抗干扰能力强等优点,能够满足高速数据远距离传输的要求。PCI Express总线与PCI、PCI-X等总线相比优势明显,特别是速率有了很大提高,PCI Express 1.0单通道单向速率高达2.5Gbps,且最大支持32通道。本文利用光纤通信技术和PCI Express总线的优势,设计了一种高速数据传输系统,实现高速图像数据到计算机的实时远程传输。硬件方面,以Xilinx Spartan-6 LXT系列FPGA为主控器设计了PCI Express光纤卡,利用FPGA内PCI Express硬核实现PCI Express总线协议,利用GTP高速收发器驱动SFP光模块实现光纤通信。使用Verilog HDL进行FPGA内部逻辑设计,实现了光纤数据收发、FIFO缓冲、PCI Express总线的PIO操作、中断控制以及DMA传输等功能,并对各功能模块进行严格地仿真测试。软件方面,使用Windows DDK开发了PCI Express光纤卡的驱动程序,采用WDM驱动模型,实现了中断响应、DMA编程、硬件寄存器读写以及应用程序接口等功能。在驱动程序基础上,在Visual C++开发环境下设计了基于MFC的应用程序,完成图像的接收、显示以及存储。应用程序设计中,使用了多线程技术、DrawDib绘图等多种编程技术,大幅度提高软件性能。在论文最后,给出了系统调试流程及性能分析。经测试,系统传输速度高达1.2Gbps,且能够稳定、可靠地进行图像传输。