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现代机载综合航空电子火控系统,采用平显、下显等技术将飞控参数、雷达、导航仪表以及武器系统的各种参数和视频信息进行综合显示,大大增加了信息的显示容量,论文以用于记录某型战机机舱内飞行仪表,画面监控、舱外导弹和炮弹发射状态的视频数据的高帧频CMOS相机为研究背景,设计了高速图像数据传输系统。论文介绍了高帧频CMOS相机数据传输系统的研究背景和发展现状,并对系统的功能要求进行了分析,将整个系统分为高帧频CMOS传感器成像模块、FPGA控制模块和PHY三个部分,并对各个模块的硬件电路设计做了介绍。高帧频CMOS传感器成像模块选用Cypress公司CMOS图像传感器LUPA-300, CMOS传感器成像模块主要负责采集图像并将图像转换为数字信号,通过SPI接口传输到FPGA。论文重点研究了FPGA控制模块的设计和实现技术。FPGA控制模块的设计主要包括GMAC核的设计和Verilog硬件描述语言的实现。基于IEEE 802.3标准中对介质访问层的定义设计了GMAC核,可支持全双工和半双工模式下的1000Mb/s传输速率,提供WISHBONE总线接口和千兆介质无关接口GMII。在XILINX FPGA编辑环境ISE10.1中采用Verilog硬件描述语言完成了GMAC核的编程,并在Modelsim6.5中对GMAC核的各个功能进行了仿真。论文选用BROADCOM公司的BCM5461S,设计了PHY的外围电路。该PHY芯片支持GMII接口,与GMAC核构成千兆网卡,实现了1000Mb/s的速率传输高帧频相机图像数据。对系统进行了实验测试。在高帧频CMOS相机的分辨率为640×480,采集速率最高为250帧／秒时,实现了1000Mb/s的传输速率。结果表明该高速传输系统具有性能稳定可靠、灵活性好、实时性强等优点。