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1、基于FPGA的視頻圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)DesignandImplementationofaVideoImageAcquisitionModuleBasedonFPGA（暨南大學(xué)）鄧興漢楊恢東DengXing-hanYANGHui-dong摘要：針對(duì)圖象采集對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求，提出并實(shí)現(xiàn)了一種以FPGA為控制核心的視頻圖像采集、存儲(chǔ)系統(tǒng)。采用Altera公司的EP1C3T144C8FPGA芯片，完成了對(duì)視頻解碼2芯片ADV7180的IC總線配置，接著從視頻流數(shù)據(jù)中提取有效圖像信息并以Brust方式存儲(chǔ)在SDRAM中。經(jīng)過相關(guān)的測(cè)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定
2、，實(shí)時(shí)性和可靠性較好，充分發(fā)揮了FPGA控制靈活、速度快并且容易擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。2關(guān)鍵詞：IC協(xié)議；ADV7180；FPGA；數(shù)據(jù)采集；VGA顯示Abstract:Anovelvideoimageacquisitionsystem,completelybasedonFPGA,hasbeenproposedandimplementedinthispaper.Consideringtherequirementofbothreal-timeandreliabilityintheimageacquisitionprocess,theAlteraEP1C3T144
3、C8FPGAwasadoptedasthecoreofthesystem2toconfigurethevideo-decodingchipADV7180basedonICprotocol,pickupthevaliddatafromimageinformationandwritethemintoSDRAMbythe“BurstWay”.Thewholesystemwasdemonstratedthroughthecorrespondingtestresults,whichshowgoodperformanceinstabilization,real-
4、timeandreliabilityandhasgreatadvantagessuchascontrolflexibility,highspeed,goodexpansibilityandsoon..2Keyword:ICprotocol；ADV7180；FPGA；DataAcquisition;VGAdisplay1引言隨著計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的的發(fā)展，圖像尤其是視頻圖像的應(yīng)用愈加廣泛，并已成為工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)甚至社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域各學(xué)科之間學(xué)習(xí)和研究的對(duì)象。而FPGA具有高性能、高靈活性、低開發(fā)成本、不會(huì)過
5、時(shí)、低成本的結(jié)構(gòu)化ASIC移植等優(yōu)點(diǎn)，并且集成度高，非常適合用于視頻和圖像處理。因此，深入研究基于FPGA的實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)，對(duì)開發(fā)出高性能的圖像處理產(chǎn)品具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。2視頻圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖1視頻圖像數(shù)據(jù)采集模塊原理圖如圖1所示，視頻圖像由CCD攝像頭獲取，CCD輸出的是全電視信號(hào)（CVBS）經(jīng)過視頻解碼芯片ADV7180轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由FPGA提取其中有效的視頻數(shù)據(jù)，然后將其存儲(chǔ)在SDRAM中，最后將存儲(chǔ)的有效圖像數(shù)據(jù)通過格式轉(zhuǎn)換和RGB轉(zhuǎn)換送至ADV7123，通過視頻接口，輸出到VGA顯示器顯示。在上述視頻圖像的采集與處理
6、過程中，F(xiàn)PGA作為控制核心，主要完成了以下幾方面的工作：2①基于IC協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)ADV7180的配置；②根據(jù)ITU656協(xié)議提取有效視頻信號(hào)；③實(shí)現(xiàn)對(duì)SDRAM的配置和讀寫操作，將視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SDRAM中；④完成對(duì)已存儲(chǔ)的視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與ADV7123的通信，從而將圖像顯示出來。下面將就這幾個(gè)方面一一闡述。23基于IC協(xié)議實(shí)現(xiàn)FPGA對(duì)ADV7180的配置3.1配置目標(biāo)ADV7180是AD公司的專用視頻解碼芯片，支持并自動(dòng)檢測(cè)NTSC/PAL/SECAM格式。從CCD攝像機(jī)傳來的模擬信號(hào)經(jīng)過ADV7180進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，將輸出8位或16位符
7、合2ITU-RBT.656標(biāo)準(zhǔn)的YcrCb4:2:2數(shù)字視頻及同步信號(hào)HS，VS，F(xiàn)IELD。我們可以通過IC總線對(duì)其內(nèi)部的寄存器進(jìn)行配置，由此來設(shè)置它的工作方式和各項(xiàng)特性，如輸入管腳、輸入信號(hào)類型、輸出信號(hào)的位數(shù)和格式等。在本文中我們只需對(duì)ADV7180的10個(gè)寄存器按照表1進(jìn)行配置，即可實(shí)現(xiàn)采集PAL制式的模擬視頻信號(hào)，以27MHz的時(shí)鐘進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并輸出8位寬的格式為ITU-RBT.656標(biāo)準(zhǔn)的YcrCb4:2:2數(shù)字視頻。寄存器地址00h04h17h31h3dh設(shè)置的參數(shù)00574102A2寄存器地址3e3f0e550e設(shè)置的參數(shù)6aa0
8、808100表1ADV7180的寄存器參數(shù)配置23.2基于IC協(xié)議的配置過程2IC總線是一種由PHILIPS
