基于SOPC的運(yùn)動(dòng)視覺處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　CSC（Color Space Convertorr）是 Altera公司提供的 MegaCore IP庫文件中的一個(gè)專門用于圖像色彩空間轉(zhuǎn)換的 IP核，與軟件轉(zhuǎn)換相比，其具有明顯的速度優(yōu)勢和靈活性：

　　● 每個(gè)時(shí)鐘周期完成一個(gè)像素點(diǎn)的轉(zhuǎn)換

　　● 在 Stratix系列 FPGA中，時(shí)鐘頻率大于 200MHz

　　● 支持 RGB和 YCbCr、YUV之間的互換

　　● 用戶可以自定義轉(zhuǎn)換矩陣的相關(guān)系數(shù)

　　● 支持有符號(hào)數(shù)和無符號(hào)數(shù)

4 RAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

　　輸入輸出的數(shù)據(jù)寬度為 2～32b 4 RAM數(shù)據(jù)緩沖區(qū) Stratix II系列 FPGA最多包含有 9Mb的片上 RAM。這些 RAM采用 TriMatrix存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括三種大小的嵌入式存儲(chǔ)器塊，分別為： 512b的M512塊，4Kb的M4K塊和512Kb的M-RAM塊，每個(gè)都可以配置支持各種特性，如單端口 RAM，雙端口 RAM，F(xiàn)IFO等，為大存儲(chǔ)量應(yīng)用提供解決方案。

5 外部存儲(chǔ)器和外設(shè)接口

　　Stratix II系列 FPGA為外部存儲(chǔ)器的可靠數(shù)據(jù)傳送而進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，支持最新的存儲(chǔ)接口訪問片外存儲(chǔ)器。開發(fā)人員使用 Stratix II先進(jìn)的器件特性和可定制的 IP核，能夠快速和方便地將各種大容量存儲(chǔ)器件集成到復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。Stratix II支持各種最新的存儲(chǔ)接口。Stratix II系列 FPGA片內(nèi)處理器與外設(shè)之間是通過 Avalon交換式總線連接的。 Avalon交換式總線是 Altera開發(fā)的一種專用內(nèi)部連線技術(shù)，使用最少的邏輯資源來支持?jǐn)?shù)據(jù)總線的復(fù)用、地址譯碼、等待周期的產(chǎn)生、外設(shè)的地址對(duì)齊、中斷優(yōu)先級(jí)的指定等。外設(shè)接口可定制的 IP核有 USB、I2C、Ethernet、PCI等控制器，這些 IP核大多是由第三方提供的，可以免費(fèi)試用，也可支付部分費(fèi)用購買。本系統(tǒng)采用的 USB2.0控制器和以太網(wǎng)接口控制器均由 Mentor公司提供。

6 時(shí)鐘管理電路

　　Stratix II系列 FPGA具有多達(dá) 48個(gè)高性能的低偏移全局時(shí)鐘，它可以用于高性能功能或全局控制信號(hào)；多達(dá) 12個(gè)可編程鎖相環(huán)（ PLL），具有完備的時(shí)鐘管理和頻率合成能力，包括時(shí)鐘切換、PLL重配置、擴(kuò)頻時(shí)鐘、頻率綜合、可編程相位偏移、可編程延遲偏移、外部反饋和可編程帶寬。Stratix II有兩類通用的 PLL：增強(qiáng)型 PLL和快速型 PLL。增強(qiáng)型 PLL功能豐富，支持外部反饋、擴(kuò)頻時(shí)鐘、可編程帶寬等；快速型 PLL針對(duì)高速差分 I/O接口進(jìn)行了優(yōu)化，具有動(dòng)態(tài)相位調(diào)整（ DPA）功能。這些高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)和豐富的 PLL結(jié)合起來，為系統(tǒng)在最小的時(shí)鐘偏移下工作提供有力的保證。

　　7 SOPC的其他組成部分

FPGA配置接口用于 SOPC的配置、編譯和在線調(diào)試； LCD顯示接口可以外接液晶顯示屏；報(bào)警信號(hào)是在檢測和識(shí)別出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，發(fā)出的聲音或光電信號(hào)，可用于安防；標(biāo)準(zhǔn)I/O口則是預(yù)留的，用于日后的升級(jí)擴(kuò)展。

　　創(chuàng)新點(diǎn)：SoPC概念提出以前，電子系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)主要以板級(jí)為主，這種設(shè)計(jì)方法隨著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的不斷提高和電路功能的日趨復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的難度越來越大，電磁干擾和信號(hào)完整性問題日益突出。僅靠優(yōu)化 PCB的布局和布線，已經(jīng)不能滿足高速信號(hào)的傳輸和處理要求。隨著半導(dǎo)體工業(yè)的不斷發(fā)展，可編程片上系統(tǒng)以其較高的性能、可靠性，較低的功耗、成本和良好的便攜性將成為未來電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的主流。而運(yùn)動(dòng)視覺 SoPC更好地解決了板級(jí)電路的一系列問題，并可廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、視覺導(dǎo)航、智能交通等眾多領(lǐng)域，必定會(huì)有良好的市場前景。