基于FPGA的视频图像采集系统的设计与实现.pdf

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1、基于FPGA的视频图像采集系统的设计与实现DesignandImplementationofaVideoImageAcquisitionModuleBasedonFPGA（暨南大学）邓兴汉杨恢东DengXing-hanYANGHui-dong摘要：针对图象采集对实时性和可靠性的要求，提出并实现了一种以FPGA为控制核心的视频图像采集、存储系统。采用Altera公司的EP1C3T144C8FPGA芯片，完成了对视频解码2芯片ADV7180的IC总线配置，接着从视频流数据中提取有效图像信息并以Brust方式存储在SDRAM中。经过相关的测试，系统工作稳定

2、，实时性和可靠性较好，充分发挥了FPGA控制灵活、速度快并且容易扩展的优点。2关键词：IC协议；ADV7180；FPGA；数据采集；VGA显示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引言随着计算机及通信技术的的发展，图像尤其是视频图像的应用愈加广泛，并已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域各学科之间学习和研究的对象。而FPGA具有高性能、高灵活性、低开发成本、不会过

5、时、低成本的结构化ASIC移植等优点，并且集成度高，非常适合用于视频和图像处理。因此，深入研究基于FPGA的实时图像采集系统，对开发出高性能的图像处理产品具有极其重要的现实意义。2视频图像数据采集系统的总体架构图1视频图像数据采集模块原理图如图1所示，视频图像由CCD摄像头获取，CCD输出的是全电视信号（CVBS）经过视频解码芯片ADV7180转换成数字信号，由FPGA提取其中有效的视频数据，然后将其存储在SDRAM中，最后将存储的有效图像数据通过格式转换和RGB转换送至ADV7123，通过视频接口，输出到VGA显示器显示。在上述视频图像的采集与处理

6、过程中，FPGA作为控制核心，主要完成了以下几方面的工作：2①基于IC协议实现对ADV7180的配置；②根据ITU656协议提取有效视频信号；③实现对SDRAM的配置和读写操作，将视频数据存储在SDRAM中；④完成对已存储的视频数据的转换，实现与ADV7123的通信，从而将图像显示出来。下面将就这几个方面一一阐述。23基于IC协议实现FPGA对ADV7180的配置3.1配置目标ADV7180是AD公司的专用视频解码芯片，支持并自动检测NTSC/PAL/SECAM格式。从CCD摄像机传来的模拟信号经过ADV7180进行A/D转换后，将输出8位或16位符

7、合2ITU-RBT.656标准的YcrCb4:2:2数字视频及同步信号HS，VS，FIELD。我们可以通过IC总线对其内部的寄存器进行配置，由此来设置它的工作方式和各项特性，如输入管脚、输入信号类型、输出信号的位数和格式等。在本文中我们只需对ADV7180的10个寄存器按照表1进行配置，即可实现采集PAL制式的模拟视频信号，以27MHz的时钟进行A/D转换，并输出8位宽的格式为ITU-RBT.656标准的YcrCb4:2:2数字视频。寄存器地址00h04h17h31h3dh设置的参数00574102A2寄存器地址3e3f0e550e设置的参数6aa0

8、808100表1ADV7180的寄存器参数配置23.2基于IC协议的配置过程2IC总线是一种由PHILIPS