基于FPGA的图像采集模块的设计

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1、2012No.10基于FPGA的图像采集模块的设计李娟▽，刘艳潼'-(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2.中国科学院研究生院，北京100039)摘要：通过对图像采集原理的研究，完成了基于FPGA的图像采集模块的设计。在FPGA中完成了控制模块、有效数据提取模块、DDR控制模块、图像去隔行与横半提升模块及显示樓块的设计，实现了图像的解码、存储及显示。擅个模块的设计是在软件开发平台ISE10.1下，用VHDL语言编程实现的，并在以XC4VSX25芯片为核心的硬件平台上得到了验证。

2、试验结果表明图像采集模块的设计是有效的，能实时显示相机采集到的图像。关键词:现场可编程门阵刊(FPGA)；图像采集；FC总线;DDRSDRAM；ITU-RBT.656中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号：1002-1841(2012)10-0027-04DesignofImageAcquisitionModuleBasedonFPGALIJuan1-2,LIUYan-ying*(1.ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,Chinese

3、AcademyofSciences,Changchun130033,China；2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Bering100039,China)Abstract：Throughthestudyoftheprinciplesofimageacquisition,aFPGA-basedimageacquisitionmoduledesignwascompleted.Thedecoding,storageanddisplayoftheimages

4、wereaccomplishedbythecontrolmodule,thecontrolmodule,theeffectivedataextractionmodule,DDRcontrolmodule,imagede-interlacingandframerateenhancementmoduleanddisplaymoduledesignedintheFPGA.ThedesignofthewholesystemwereimplementedinVHDLonthetoolofISE10.1andvalida

5、tedbythehardwareplatformwhichwasdesignedbasedonthechipofXC4VSX25manufacturedinXilinx.Experimentalresultsshowthattheimageacquisitionmoduleiseffective,andcandisplaytheimagecapturedbythecamerainreal-time.Keywords:FieldProgrammableGateArray(FPGA)；imageacquisit

6、ion；I2Cbus；DDRSDRAM；ITU-RBT.6560引言图像采集是获取图像信息的关键步骤,采集图像的速度和得到的图像质最的好坏将直接影响后续处理的效果。图像采集的数据it大，实时性要求较高,运算比较简单，用软件的方式完成图像采集达不到实时的要求，因此，考虑采用高速的硬件系统结合开发软件来完成图像的采集。目前，在图像采集领域使用比较广泛的核心芯片有FPCA和DSP.DSP貝备指令流水线且拥有很高的处理速度，但DSP在处理数据时仍然是依靠串行执行指令来完成相应的图像处理算法，在处理数据的速度方面依然很

7、受限制。FPGA(FieldProgrammableGateArray)即现场町编程门阵歹U,具有硬件执行处理，流水线任务处理技术以及并行处理等优点,在处理数据的速度方面占有很大的优势。而且FPGA是基于査找表结构的可编程器件，拥有丰富的寄存器资獵还可以通过系统内的重新配置来改变逻辑功能，使得设计的更新或修改十分便利。因此，在该文的图像采集系统中，选择FPGA作为核心处理芯片。1图像采集的系统设计框图图像采集系统的设计框图如图1所示。其中.TVP515O为视频解码芯片，可将相机采集到的模拟视频信号解码为8位的

8、数字信号，解码后的数据格式为ITU-RBT.656。TVP5150的正常工作需要配置内部相关的寄存器，这是由FPGA通过I2C控制模块来完成的。解码得到的数据中有一些无效信号，因此，需要将其中的有效图像数据提取岀来,收積日期：2011-10-14收修改積日期：2012-07-13-ATVPR1«%A~I图像去-vIVaOaOv一I提取模块Fv編行棲块SDA桂禺块ADV7123控制模块FPGASYNC