Masterarbeit Konzeption einer FPGA-gestützten Schnittstelle zwischen mehreren asynchronen Miniaturkameraköpfen und einer Datenverarbeitungseinheit mit geeigneter Synchronisation der Bilddaten Motivation und Aufgabenstellung Ergebnis Für die Firma ABS GmbH Jena soll ein Kamerasystem konzipiert werden, welches Bildströme mehrerer Miniatursensoren verarbeiten kann. Es soll untersucht werden inwiefern ein bestehendes Konstrukt aus FPGA und DSP für diese Anwendung nutzbar ist. Die einzelnen Bildströme sollen zu einem Gesamtbild vereint und zu einer Datenverarbeitungseinheit gesendet werden. Durch die geringe Größe der Kameraköpfe bieten diese keine Möglichkeit zur manuellen Triggerung einer Bildaufnahme. Es sind deshalb geeignete Methoden zur Auswahl einzelner Bilder und Vereinigung zu einem Gesamtbild hinsichtlich verschiedener Parameter zu untersuchen. Zusätzlich ist eine Alternative zur bisher genutzten Schnittstelle zur Miniaturkamera zu finden und zu untersuchen, da der bisher genutzte Dekoder für eine Multisensor-Anwendung zu viele FPGA-Ressourcen benötigt. Es konnten drei nutzbare Verfahren zur FrameSynchronisation beschrieben und analysiert werden. Diese unterscheiden sich hinsichtlich des möglichen Informationsverlusts durch ausgelassene Bilder, sowie durch die im generierten Gesamtbild zeitlichen Differenzen der Aufnahmezeitpunkte einzelner Bilder. Des Weiteren konnte ein ressourcenschonender Dekoder gefunden und an die Arbeitsweise des Miniatursensors angepasst werden. Dieser ist für den geforderten Bildratenbereich von 35 fps bis 55 fps einsetzbar und bildet die Grundlage für die MultiMiniatursensor-Kamera. Die entwickelte Struktur der Multi-MiniatursensorKamera sieht die Dekodierung sowie Deserialisierung der Bilddaten jedes Sensors im FPGA vor. Auf Grund der Speicheranforderung für jede der entwickelten Synchronisationsmethoden, ist die Synchronisation im DSP durchzuführen. Sensor Zu DSP Sensor Von FPGA Abbildung 2: Grobstruktur der Multisensorkamera (FPGA & DSP) Durchführung und Umsetzung Abbildung 1: Vergleich von drei Synchronisationsmethoden bezüglich der maximalen Zeitstempeldifferenzen im Gesamtbild Wesentliche Schritte der Themenbearbeitung: • Analyse eines alternativen, ressourcenschonenderen Manchesterdekoders unter Berücksichtigung des geforderten Arbeitsbereiches sowie Simulation und Test an realer Hardware zur Verifikation • Recherche zu möglichen Synchronisationsmethoden und Analyse hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für die MultiMiniatursensor-Kamera. Herausarbeitung/Entwicklung dreier Methoden und Vergleich anhand durch Simulation ermittelter Kennwerte. • Aufteilung wesentlicher Aufgaben auf Baugruppen und Erstellung eines Grobkonzepts. Abbildung 3: Möglicher Arbeitsbereich des Manchesterdekoders in Abhängigkeit der Taktanzahl des internen Zählers Autor: Hochschulbetreuer: Mentor (ABS GmbH Jena): Abgabe: Nils Fabian Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kampe Dipl.-Ing.(FH) Robert Gruner 31.03.2015