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          基于FPGA的視頻采集顯示系統(tǒng)

          作者: 時(shí)間:2013-04-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種基于,包括視頻圖像的采集、處理與顯示3個(gè)部分。視頻圖像部分采用CCD攝像頭OV7670作為視頻數(shù)據(jù)的采集,利用在中構(gòu)建FIFO并配合SDRAM高速讀寫實(shí)現(xiàn)視頻圖像數(shù)據(jù)的高速緩存處理,使用中構(gòu)建的Nios Il嵌入式內(nèi)核,實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM的控制以及視頻數(shù)據(jù)的TFT液晶實(shí)時(shí)顯示。整個(gè)系統(tǒng)獲得了較好圖像采集、顯示效果。
          關(guān)鍵詞 FPGA;視頻處理;TFT LCD;Nios II

          隨著高品質(zhì)實(shí)時(shí)視頻顯示技術(shù)低,民用領(lǐng)域如天氣預(yù)報(bào)、資源探測(cè)、機(jī)器人視覺以及各種醫(yī)學(xué)圖像的實(shí)時(shí)分析;軍用領(lǐng)域如導(dǎo)彈精確制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)分析等,均需要高質(zhì)量實(shí)時(shí)視頻的支持。近年來低成本的FPGA(Filed Programmable Gate Array)不斷推陳出新,利用EDA工具對(duì)FPGA芯片進(jìn)行多樣性設(shè)計(jì),已經(jīng)成為電子設(shè)計(jì)的通用平臺(tái),并逐步向支持系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的方向發(fā)展。與專用集成電路相比,F(xiàn)PGA芯片
          具有快速的定制性和高靈活性,擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。作為一個(gè)平臺(tái),F(xiàn)PGA已適用于高性能低成本的視頻和圖像處理,尤其在圖像分辨率和幀率要求較高的場(chǎng)合。
          設(shè)計(jì)采用CMOS圖像傳感器OV7670對(duì)外界圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,通過FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)的初始化模塊對(duì)圖像傳感器輸出信號(hào)的格式進(jìn)行配置。根據(jù)其輸出信號(hào)的時(shí)序,在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)采集單元。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換送到內(nèi)部配置的Nios II嵌入式內(nèi)核,Nios II嵌入式內(nèi)核將實(shí)現(xiàn)LCD顯示屏控制與視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。

          1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
          基于FPGA實(shí)現(xiàn)的視頻的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要分為:模塊、PLL鎖相環(huán)時(shí)鐘管理模塊、I2C總線模塊、FI FO視頻數(shù)據(jù)處理模塊、Nios II顯示控制模塊。系統(tǒng)中PLL負(fù)責(zé)為NiosII嵌入式內(nèi)核、外部SDRAM和OV7670攝像頭提供時(shí)鐘,系統(tǒng)通電后,F(xiàn)PGA首先從EPCS中讀取配置數(shù)據(jù),完成自身程序加載,隨后對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻為攝像頭提供系統(tǒng)時(shí)鐘,然后通過I2C總線完成對(duì)OV7670攝像頭的配置。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/189631.htm

          a.JPG


          配置完成后,OV7670將采集到的視頻數(shù)據(jù)輸出格式轉(zhuǎn)換成RGB565標(biāo)準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)及圖像時(shí)鐘送入FPGA進(jìn)行處理,并將處理后的圖像數(shù)據(jù)通過FIFO模塊暫時(shí)存儲(chǔ)在SDRAM中進(jìn)行緩沖,同時(shí)Nios II模塊讀取存放在SDRAM中的視頻圖像數(shù)據(jù),按照TFT液晶顯示的時(shí)序、數(shù)據(jù)要求將視頻圖像數(shù)據(jù)送到TFT彩色液晶顯示屏上顯示。
          1.1 FPGA選型
          FPGA是該系統(tǒng)的核心,由于系統(tǒng)目前只是完成簡(jiǎn)單的圖像處理,故FPGA選用Altera公司的低成本FPGA Cyclone II系列器件。Cyclone II系列器件簡(jiǎn)介如表1所示。

          b.JPG


          Cyclone II器件采用90 nm工藝制造,它延續(xù)Cyclone的低成本定位,在邏輯容量、PLL、乘法器和I/O數(shù)量上都比Cyclone有了較大提高,應(yīng)用Cyclone II進(jìn)行圖像處理開發(fā)有如下優(yōu)點(diǎn):(1)低成本高性能,適應(yīng)圖像處理要求較高的需要。(2)豐富的內(nèi)嵌存儲(chǔ)器資源,適應(yīng)大量圖像數(shù)據(jù)存取的需要。(3)豐富的硬件乘法器,適應(yīng)圖像處理算法的需要。系統(tǒng)的FPGA選用開發(fā)板自帶的EP2C5Q208C8芯片。

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