[发明专利]一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡

权利要求书

1.一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：输入端连接SpaceWire视频设备，输出端连接带有USB接口的通用设备，为通用设备提供采集SpaceWire视频设备的能力；以FPGA为控制核心，采用SpaceWire应用层协议实现与SpaceWire视频设备的通信；USB3.0总线通信由USB3.0控制器实现，并采用双SRAM缓存模块通过FPGA中设计的乒乓缓存状态机进行乒乓读写，完成图像数据帧的缓存。

2.如权利要求1所述一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：FPGA用于实现SpaceWire视频数据的采集与传输，包括SpaceWire视频数据打包模块，用于完成数据封装；SpaceWire接口FIFO，用于缓存封装好的数据；数据缓存模块，用于驱动SRAM缓存模块实现视频帧的缓存；USB3.0接口FIFO，用于从SRAM缓存模块中读取数据的缓存；USB3.0传输模块，用于实现USB3.0数据传输。

3.如权利要求1所述一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：USB3.0控制器端点配置为输入输出双向，USB3.0控制器缓存BUFFER配置为12个，每个BUFFFER大小为16KBytes，传输方式为SLAVE FIFO模式以适应块数据传输。

4.如权利要求1所述一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：SpaceWire视频数据的采集与传输具体步骤如下：

步骤一、FPGA把接收到SpaceWire视频数据通过SpaceWire视频数据打包模块进行打包封装；

步骤二、FPGA把封装好的SpaceWire数据包写入SpaceWire接口FIFO中；

步骤三、FPGA检测到SpaceWire接口FIFO中有数据写入时，把SpaceWire接口FIFO中数据读出并检测，数据为帧头时，通过缓存模块把数据写入SRAM中；

步骤四、FPGA检测到SpaceWire接口FIFO中数据为帧尾，一帧图像数据缓存完毕，把SRAM中缓存的数据读出并写入USB3.0接口FIFO中；

步骤五、FPGA通过USB3.0传输模块把USB3.0接口FIFO中的数据通过USB3.0传输到通用设备。

5.如权利要求书4所述的一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：步骤一中SpaceWire视频数据打包模块通过USB接口进行配置，通过下述方法确定所封装的USB数据包的大小：首先确定采集的视频图像格式，行数以及列数；由图像格式确定每个像素点所占字节数，由行数和列数确定一帧图像所含像素点个数；列数与每个像素点所占字节数的乘积即为一行数据的数据量，USB3.0控制器的每个BUFFER的缓存量除以一行数据的数据量得到的整数结果即为需要打包成一个USB数据包的行数。

6.如权利要求书4所述的一种基于USB3.0的SpaceWire视频采集卡，其特征在于：乒乓缓存状态机各状态所完成功能以及状态转移过程具体如下：

IDLE：系统上电初始化状态，SRAM信号全部复位；

状态转移条件：复位完成后自动跳转到STEP1状态；

STEP1：FPGA把SpaceWire接口FIFO中数据读出并检测，数据为帧头时把SpaceWire接口FIFO中的数据写入SRAM-A中；

状态转移条件：FPGA检测到SpaceWire接口FIFO中数据为帧尾时，表示SRAM-A中缓存完一帧图像数据，跳转进入STEP2状态；

STEP2：FPGA把SpaceWire接口FIFO中数据读出并检测，数据为帧头时把SpaceWire接口FIFO中的数据写入SRAM-B中，与此同时，将SRAM-A中已经缓存的一帧图像数据读出，输出到USB3.0接口FIFO中；

状态转移条件：当SRAM-A中数据帧读完并且SRAM-B中缓存完一帧图像数据后进入STEP3状态；

STEP3：完成SRAM-A与SRAM-B的读写切换；

状态转移条件：读写切换完成跳转进入STEP4状态；

STEP4：FPGA把SpaceWire接口FIFO中数据读出并检测，数据为帧头时把SpaceWire接口FIFO中的数据写入SRAM-A中，与此同时，将SRAM-B中已经缓存的一帧图像数据读出，输出到USB3.0接口FIFO中；

状态转移条件：当SRAM-B中数据帧读完并且SRAM-A中缓存完一帧图像数据后进入STEP5状态；

STEP5：完成SRAM-A与SRAM-B的读写切换；

状态转移条件：读写切换完成跳转进入STEP2状态。