基于FPGA的SATA图像采集系统的设计与实现

来源：电子测量技术杂志2025年第14期北京时间：

作者：王振，黄春平，陈威威

单位：重庆邮电大学光电工程学院 重庆 400065

摘要：本文设计并实现了一个基于FPGA的高速图像采集与存储系统，旨在解决高速图像数据采集和存储过程中的性能瓶颈。系统通过Camera Link接口接收高速图像数据，并利用FPGA实现SATA协议控制器以高效稳定地存储至SATA硬盘。图像采集模块采用Xilinx FPGA内置的LVDS收发器及特定原语（如IDELAYE3和ISERDESE3）直接处理Camera Link协议，取代传统专用芯片。在MicroBlaze中设计了一个轻量级文件系统，以实现SATA控制器的配置和数据流的控制。通过集成以太网模块，系统能够实时导出数据至上位机。开发了C#上位机软件，提供可视化的文件系统界面，用于管理和监控磁盘及文件操作。实验验证表明，SATA控制器实现了高达504.8 MB/s的写入速率和542.0 MB/s的读取速率。在400 MB/s的数据采集速率下，系统表现出了优异的性能和可靠性，适用于高性能图像采集与存储应用。

关键词：FPGA;图像采集;SATA;高速存储;文件系统

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金（62104023）、重庆邮电大学博士启动资金（E012A2020018）资助