基于FPGA的高速圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著FPGA芯片和圖像采集技術(shù)的發(fā)展，基于FPGA的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為圖像處理的最新趨勢，面對此種新型的采集技術(shù)，如何快速得接收采集到的數(shù)據(jù)并將其盡快緩存處理成為此領(lǐng)域中的一個(gè)新難題。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，從而遴選出有效信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的后期處理，現(xiàn)今圖像采集技術(shù)應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)域，例如監(jiān)控系統(tǒng)的攝像頭，移動(dòng)通信3G中的圖像采集、電視會(huì)議等等。
　　數(shù)據(jù)采集的效率將直接影響到我們能否及時(shí)、準(zhǔn)確地處理圖像信息。

2、目前傳統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)采集技術(shù)，大多是采集與存儲(chǔ)器件分離，把采集的后期的工作交給計(jì)算機(jī)來完成，比較普遍的有計(jì)算機(jī)處理方式和專用芯片方式。這兩種圖像采集方式在處理高速圖像數(shù)據(jù)時(shí)，由于圖像數(shù)據(jù)信息量大，頻率高、存儲(chǔ)器件容量有限，容易出現(xiàn)處理速度難以提高，系統(tǒng)延時(shí)大等問題，本文針對上述問題，所做的主要工作包括:
　　1.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
　　針對現(xiàn)在圖像處理系統(tǒng)中出現(xiàn)的幾個(gè)比較突出的問題，利用FPGA技術(shù)中硬件可編程，研發(fā)

3、周期短，頻率高等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)以FPGA為主控制芯片的高速圖像采集系統(tǒng)，并對其中主要的工作芯片進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。
　　2.設(shè)計(jì)系統(tǒng)中重要電路的電路原理圖以及實(shí)現(xiàn)PCB制圖
　　系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要電路的支持，本文著重設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中必要的電源電路、復(fù)位電路、外圍接口電路、時(shí)鐘電路以及配置電路，給出了各個(gè)電路的電路原理圖，并對系統(tǒng)電路進(jìn)行了PCB設(shè)計(jì)。
　　3.對系統(tǒng)中主要控制模塊進(jìn)行編程設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)中各個(gè)接口電路的控

4、制都需要用軟件來進(jìn)行控制，系統(tǒng)的軟件邏輯設(shè)計(jì)是高速圖像采集存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)中用到的各個(gè)模塊的作用、原理，并用Verilog進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，其中對特別重要的存儲(chǔ)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
　　4.對設(shè)計(jì)的高速圖像采集系統(tǒng)分模塊進(jìn)行仿真
　　對設(shè)計(jì)的各個(gè)控制模塊其進(jìn)行功能仿真，看其是否滿足系統(tǒng)的邏輯要求，在功能仿真完成系統(tǒng)器件的布局布線后再進(jìn)行時(shí)序仿真，驗(yàn)證系統(tǒng)中各個(gè)模塊的建立時(shí)間、保持時(shí)間及走線延時(shí)是否滿足高速圖像系統(tǒng)的