基于FPGA和ARM高速圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、語(yǔ)言和圖像是人類傳遞信息的主要媒介。在人類接收的信息中,視覺(jué)信息大約占到80％,因此圖像是傳遞信息的最重要媒體。由于目前的圖像視頻采集系統(tǒng)多是由PC和圖像視頻采集卡所構(gòu)成的,因此具有消耗大、體積大、攜帶不方便等缺點(diǎn),雖然在清晰度上可能有一定程度意義上的優(yōu)勢(shì),但從內(nèi)部資源開(kāi)發(fā)上ARM以及FPGA要比這種設(shè)備有更大優(yōu)勢(shì)。論文采用了一種FPGA與ARM的綜合設(shè)計(jì)的思想,FPGA與ARM的綜合設(shè)計(jì)成本相對(duì)較低,卻可以獲得較為強(qiáng)大的功能,并且可以

2、擴(kuò)大FPGA與ARM的應(yīng)用范圍。所以,將FPGA與ARM結(jié)合起來(lái)是非常有意義的,可廣泛的應(yīng)用于各種通信、控制以及監(jiān)測(cè)設(shè)備之中。
　　 系統(tǒng)按功能可劃分為圖像采集和圖像處理(圖像壓縮及存儲(chǔ))兩部分,圖像采集部分由FPGA完成,圖像處理部分由ARM完成。在通信方案的設(shè)計(jì)部分,系統(tǒng)采用串口連接的方式,與并口連接方式相比,可有效節(jié)省I/O資源,降低成本。按系統(tǒng)設(shè)計(jì)亦可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。
　　 1)硬件方面,采用ARM

3、9(S3C2440)作為系統(tǒng)控制和圖像處理主芯片;以FPGA(EP2C8Q208C8)作為圖像采集的主芯片,并采用高速SRAM切換模式,即“乒乓操作”方式,可以明顯提高圖像采集的速度。文中詳細(xì)說(shuō)明了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方法,包括:圖像傳感器模塊、FPGA圖像采集模塊、FPGA與ARM數(shù)據(jù)交換模塊和ARM圖像處理模塊;并通過(guò)protel99SE繪制了相關(guān)電路原理圖。
　　 2)在軟件方面,FPGA使用VerilogHDL編程語(yǔ)言,而AR

4、M使用Linux操作系統(tǒng)和C語(yǔ)言編程。文章介紹了FPGA對(duì)圖像采集的時(shí)序邏輯控制,并給出ModelSim下仿真結(jié)果。此外,詳細(xì)介紹了圖像壓縮以及圖像存儲(chǔ)方法,在圖像壓縮方面采用的是JPEG2000編碼標(biāo)準(zhǔn),在圖像存儲(chǔ)中采用SQLite嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合調(diào)試,最終整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。將算法在硬件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析結(jié)果并對(duì)性能進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明,由于在系統(tǒng)中采用了“乒乓操作”方式,明顯地提高