基于FPGA的全景監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、綜合國(guó)內(nèi)外在視頻監(jiān)控技術(shù)上的發(fā)展特點(diǎn)，本文在市場(chǎng)上單點(diǎn)單方向低分辨率監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了一種基于FPGA的360°全景監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，主要完成了以雙NIOS II軟核處理器為核心的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)全景監(jiān)控功能和以VGA播放為核心的本地常規(guī)監(jiān)控功能。
　　本設(shè)計(jì)首先采用8個(gè)CMOS圖像傳感器OV9650按照正八邊形布局采集360°全景視頻，再采用一片 CPLD對(duì)圖像傳感器進(jìn)行初始化配置，并對(duì)其采集的360°全景視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后

2、送給FPGA端；由FPGA捕獲全景視頻數(shù)據(jù)之后分別實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能和本地監(jiān)控功能。其中遠(yuǎn)程客戶端可以是任意一臺(tái)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的PC機(jī)，利用PC機(jī)編寫(xiě)監(jiān)控應(yīng)用程序接收、解析，并采取滾動(dòng)式播放全景視頻；而本地客戶端可以是任意一臺(tái)有VGA接口的顯示器，通過(guò)VGA線接上顯示器即可播放其中一個(gè)攝像頭的監(jiān)控視頻，同時(shí)添加了按鍵以便用戶能夠在8個(gè)攝像頭間來(lái)回切換監(jiān)控畫(huà)面。
　　本文在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能時(shí)的設(shè)計(jì)思想為：全景視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA內(nèi)部2個(gè)

3、RAM乒乓緩存后送入由2個(gè)NIOS II軟核和相應(yīng)外設(shè)構(gòu)建的SOPC系統(tǒng)，通過(guò)多核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)全景視頻數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸。設(shè)計(jì)首先定制符合AVALON總線規(guī)范的2個(gè)RAM控制器讀取外部RAM中的全景圖像數(shù)據(jù)；然后在第一個(gè)NIOS II軟核中開(kāi)啟DMA傳輸，將全景視頻數(shù)據(jù)存入SRAM中；同時(shí)在另一個(gè)NIOS II軟核中移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II進(jìn)行多任務(wù)調(diào)度，并選用LWIP協(xié)議、socket編程將SRAM中的全景視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)

4、絡(luò)上。
　　本文在實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控功能時(shí)的設(shè)計(jì)思想為：經(jīng)過(guò)按鍵選中的一路視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)SDRAM緩存后送入由視頻轉(zhuǎn)換芯片 ADV7123構(gòu)成的VGA驅(qū)動(dòng)模塊。設(shè)計(jì)首先通過(guò)VHDL語(yǔ)言完成視頻從輸入YUV422格式到輸出RGB565格式的轉(zhuǎn)換，并編寫(xiě)SDRAM硬件驅(qū)動(dòng)、VGA時(shí)序；同時(shí)調(diào)用FPGA內(nèi)部FIFO IP核實(shí)現(xiàn)攝像頭（24MHz）、SDRAM（100MHz）、VGA（25MHz）三者間跨時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)交互，并最終得到VGA播放所需