基于FPGA嵌入式圖像采集卡的研究.pdf

1、視頻采集與圖像處理技術(shù)無(wú)論在監(jiān)控領(lǐng)域還是在科研領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的視頻采集技術(shù)采用DSP作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器,其設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致采樣的效率降低。近年來(lái),隨著應(yīng)用需求的多樣化,對(duì)圖像質(zhì)量、實(shí)時(shí)性要求的提高,高速度、高精度的視頻采集系統(tǒng)急需研發(fā)。
　　本文結(jié)合FPGA處理速度快、內(nèi)部邏輯資源豐富、可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了多功能圖像采集系統(tǒng)的采集模塊和傳輸模塊。該系統(tǒng)包括4個(gè)模塊:采集模塊、存儲(chǔ)模塊、傳輸模塊、顯示模塊。在采集模

2、塊中采用了TI公司的 TVP5150視頻圖像解碼芯片,用來(lái)對(duì) CCD圖像傳感器輸出的復(fù)合模擬視頻信號(hào)進(jìn)行解碼處理。通過(guò)FPGA控制I2C總線對(duì) TVP5150內(nèi)部的寄存器進(jìn)行配置,實(shí)現(xiàn)模擬圖像的數(shù)字化。同時(shí)為了滿足當(dāng)前電子設(shè)備的數(shù)字輸出接口需求,采取了基于Camera Link接口的數(shù)字視頻接口的解決措施。存儲(chǔ)芯片采用兩片SRAM來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行乒乓緩存。
　　文中為系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間信息的傳輸設(shè)計(jì)了PCI、RS422兩種接口。PCI接

3、口的實(shí)現(xiàn)使用了美國(guó)PLX公司的PCI總線接口芯片PCI9054,采用FPGA對(duì)其進(jìn)行邏輯控制,實(shí)現(xiàn)了高速、精確的數(shù)據(jù)傳輸。RS422總線采用了高速的差分?jǐn)?shù)據(jù)總線模式,滿足了中低速圖像采集方面的應(yīng)用需求。最后,圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)總線進(jìn)入到計(jì)算機(jī)里進(jìn)行顯示。
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,使用 Modelsim仿真軟件和示波器對(duì)系統(tǒng)的部分模塊進(jìn)行了調(diào)試和仿真,較完整的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能,證明了系統(tǒng)的可行性。該系統(tǒng)具有的多種輸入輸出接口模式、高速的數(shù)據(jù)