利用fpga和usb总线的视频图像的采集与处理系统设计new

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1、第8:卷第;期北京科技大学学报G?A+8:H?+;8<<=年;月>?6.@-A?B%@)C1.2)43?B&7)1@71-@/D17E@?A?*3’1)F)@*&1I+8<<=!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!利用!"#$和%&’总线的视频图像的采集与处理系统设计周剑波巩宪锋王长松孙宏林北京科技大学机械工程学院，北京!"""#$摘要构建了以%&’(为核心芯片的高速图像采集与处理系统，图形采集频率可达!$)*+,-.在该系统中，采用了视频(／/芯片0((1!!!(将电视信号转换成数字

2、信号，并由%&’(作为控制器将数字信号存入02(+中，以便进行处理，提取有用数据；系统还采用了345067!$!8芯片来进行处理后的数据与&9机的传输.关键词视频图像；信号处理；%&’(；:,/;；34506；视频(／/分类号<&$=!传统的基于B0(，&9B等总线的图像采集卡据存储模块02(+、34506接口模块和&9机应已经应用非常广泛，但速度慢、处理功能简单，对用程序组成.%&’(程序用:,/;语言编写.整于特殊要求往往需要后续处理部分.因此，本文体框图如图!所示.构建了一种高速图像采集系统.它主要由%&’(（CDEFGHI@JIKLLKMFEJKNEKIIKO

3、）、视频(／/芯片0((1!!!(以及506总线构成.该系统可以根据需要进行现场可编程，具有通用性好、成本低等图(硬件系统结构框图优点.在%&’(中利用硬件描述语言:,/;编!)*+(,-./0-.123241524.6746.1/)-*.-5程实现.%&’(可以在数据采集系统中取代单片机和/0&对数据采集过程进行控制.8视频信号的$／9转换&,B;B&公司的视频(／/芯片0((1!!!(具0((1!!!(提供了A个模拟输入通道，可以有四路视频输入，抗混滤波、梳状滤波都被集成到编程选择使用其中的一个或多个通道.视频信号芯片内部，带来了极大的方便，但系统内部锁相环输入芯

4、片后，一路经过缓冲器从(Q5<引脚输技术的集成使得可靠性和设计复杂度都有极大的出，这个信号作为视频监控信号，以检测是否有视降低.频信号输入；另外一路信号经过模／数转换后产生9P&2300的345067!$!89芯片是针对数字色度信号和亮度信号，分别进行亮度信号处506!)!协议开发的，兼容全速和低速传输，功能理和色度信号处理.亮度信号处理的结果，一路高度集成化.该芯片集成了一个增强型#"*!处送到色度信号处理器，以进行综合处理，产生灰度理器、一个“智能型”串行接口引擎（0B3）、一个信号P和5:信号，格式化后从数据线:&Q［!*：506收发器、集成B79总线控制器、片

5、上2(+和""］输出，其中高#位为P、低#位为5:；另一路［!］%B%Q.进入同步分离器，经过&;;产生相应的行同步信号,0和场同步信号:0，同时数字&;;驱动时(图像采集与处理系统设计钟发生器模块，从而产生视频信号工作频率为71系统由视频(／/芯片、%&’(控制模块、数+,-的;;9和!$)*+,-的;;97时钟信号［7］.0((1!!!(正常工作需要对内部$7个寄存收稿日期：7""*"1!>修回日期：7""*"="1器正确配置，通过B79总线由34506(?7!$!8基金项目：国家高技术研究“#>$计划”资助项目（?@.7""$(($!7!""）写入0((1!!!

6、(的内部寄存器.作者简介：周剑波（!=#!—），男，硕士研究生；王长松（!=A#—），万方数据男，教授，博士FGH)&E9G)I周剑波等：利用"#$%和B6J总线的视频图像的采集与处理系统设计·EED·冲模块、消除抖动模块、&%%’(((%接口模块、!"#$%控制模块&)%*接口模块、实时插入结束标识模块、缓冲经过对系统功能的分析和划分，可以将设计模块"+",、多路选择器-%.%/*01、数据处理划分为若干个子模块!每个子模块通过内部握手模块-%.%/#234等几个部分，如图5所示!模块信号相互关联并完成相对独立的功能!最后将子之间通过中间信号进行通讯，从而实现数据的

7、传模块组合起来就能得到系统级的功能芯片!将输和控制!"#$%划分为以下几个功能子模块：输入信号缓图&"#$%内部结构框图"’()&"#$%’*+’,-+./01.0/-,’2(/23!456%%789:;<"%=;模块接口模块&)%*/+6.7)"%87的主要功能&%%/+6.7)"%87模块的主要功能是接收是完成与&)%*存储器的接口工作!由于采用来自&%%’(((%的数据信号和状态信号，实现了两片&)%*，所以"#$%中的&)%*接口模块"#$%与视频%／-芯片&%%’(((%的接口，并根也应该有两个，该模块根据当前状态做出判断，从据这些信号产生