基于FPGA的视频采集系统的设计与实现.pdf

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1、摘要论文首先对原有的红外热像仪实时图像跟踪处理系统进行了改进，然后设计了一个视频采集系统，实现将模拟视频信号转换成数字视频信号，提供了除焦平面，序列图像发生器外的又一种数字图像源在红外热像仪实时图像跟踪处理系统中，选用了Altera公司性能很强的Stratix系列的FPGA，却没有充分发挥其内部RAM大的优势，依然使用了两块片外的双口RAM，这样不仅造成了资源的浪费，而且给布局布线带来了很大的困难。本文针对这种情况，提出了用FPGA内部RAM代替片外的一块接口RAM的改进方法，并从容量和时序上分析了这

2、种改进方法的可行性，并最终加以实现。这样不仅节省了成本而且降低了PCB布局布线的难度。在调试红外热像仪实时图像跟踪处理系统时，必须由焦平面提供数字图像源，系统才能正常调试。但是由于焦平面价格昂贵，而实验室目前只有序列图像发生器可以提供数字信号，序列图像发生器是将预存于微机中的图像序列作为数字信号提供给系统使用，因而缺乏灵活性。所以如果能设计一个可以将普通模拟视频信号转换成数字视频信号的采集系统，这样一可以摆脱图像处理板对焦平面的依赖，二可以提供更加灵活的数字视频图像，三可以减少成本。论文阐述了这种视频

3、采集系统的设计与实现。该系统以Altera公司Cyclone系列的FPGA:EP1C6Q240和ADI公司的视频解码芯片ADV7183B为核心，辅以看门狗电路。对于ADV7183B的使用，必22须通过IC总线对其内部寄存器进行设置。在本视频采集系统中，IC总线的实现用了两种方法：硬件描述语言VerilogHDL和现在最流行的嵌入式软核NiosⅡ。通过实验结果对这两种方法的效率做出了对比。论文中我们还详细介绍了看门狗电路的原理和应用以及模拟视频和数字视频的知识。最后，给出了本论文的总结，并提出了对系统的

4、改进意见。2关键字：现场可编程门阵列，内部RAM，ADV7183B，视频，IC，NiosⅡIAbstractThisdissertationgivesdetailsonhowtoimprovethereal-timeimagetrackingsystem.AndproposeanddesignadigitalvideocapturingsystembasedonFPGAtoconvertanalogvideosignalsintodigitalvideosignals,whichcanbeusedas

5、thedigitalvideoresourcetothereal-timeimagetrackingsystem.Thedesignofreal-timeimagetrackingsystembasedonuncooledstaringIRfocalplanearrayhasspacetobeimproved.TheStratixseriesFPGAEP1S10whichishigh-endFPGAseriesofAlteraCorporationwasusedbutnotfullyused.Twoe

6、xternaldual-portRAMswereusedinthedesignalthoughEP1S10haslarge-volumeOn-Chipmemorythatcanbeutilized.Thus,itdidnotonlywastetheresource,butalsomakeithardtoroutePCB.Soitiseasytodrawtheconclusionthatreplacingthedual-portRAMontheFPGA-boardwithFPGA’sOn-Chipmem

7、orycannotonlysaveadual-portRAMtocutthecost,butalsoeasethePCBrouting.Thisdissertationanalyzesthefeasibilityoftheimprovementinaspectsofmemoryvolumeandtiming.Whendebuggingthereal-timeimagetrackingsystemboards,theIRfocalplanemustbeprovidedsothattherearedigi

8、talvideoresourcesforthesystemtoprocess.SincetheIRfocalplaneisexpensive,thereisonlysequencescenetransmittertoprovidedigitalimageresourcesinthelabnow.Butthesequencescenetransmitterislackofflexibilityforthatitcanonlyprovidesequencei