一種基于fpga和sopc的圖像處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息科學(xué)技術(shù)的研宄，在很多行業(yè)領(lǐng)域都用到視頻圖像。視頻畫面具有很重要的意義，而要得到高質(zhì)量的視頻畫面除了需要高質(zhì)量的攝像頭外，還需要好的圖像處理系統(tǒng)。對(duì)視頻圖像的處理過(guò)程中，通常圖像數(shù)據(jù)信息具有龐大的運(yùn)算量與吞吐量，因此需要功能強(qiáng)大的圖像處理系統(tǒng)。用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)圖像處理，并行數(shù)據(jù)處理不能正常運(yùn)行，無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)性。選擇DSP芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理，因?yàn)樘幚砥髟谶\(yùn)行時(shí)是按照指令執(zhí)行的，且數(shù)據(jù)位寬也是固定的，因而資源利用率不高，限制了處理器數(shù)據(jù)的吞吐量，還要龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，可對(duì)圖像進(jìn)行并行處理，且具有龐大的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)可編程，可升級(jí)擴(kuò)充，應(yīng)用靈活。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，包括CXD攝像頭、采集卡、PC總線控制器、OPB BUS、OPB JTAG、OPB UART、調(diào)試接口、RS232接口、處理器、LMB總線接口、BRAM、SRAM、顯示器、FPGA、采集模塊、顯示模塊和VGA顯示卡，可對(duì)圖像進(jìn)行并行處理，且具有龐大的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)可編程，可升級(jí)擴(kuò)充，應(yīng)用靈活。
[0005]CXD攝像頭與采集卡相連接，CXD攝像頭選用聯(lián)想的C3011型號(hào)，負(fù)責(zé)視頻圖像的采集與傳輸，采集卡選用SAA711A芯片。采集卡與采集模塊相連，采集模塊接收CCD攝像頭傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)并通過(guò)SAA711A芯片將該模擬信號(hào)生成數(shù)字化圖像并傳輸至SRAM，SRAM連接在OPB總線上。VGA顯示卡與顯示模塊相連，顯示模塊可以接收數(shù)字化圖像信息并通過(guò)VGA顯示卡將數(shù)字化圖像轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。FPGA負(fù)責(zé)對(duì)采集模塊與顯示模塊進(jìn)行管理與控制。采集卡連接在PC總線控制器上，PC總線控制器連接在OPB BUS上。OPB BUS作為片上外設(shè)總線，可提供32位數(shù)據(jù)線和32為地址線，為與之相連的各器件的通信提供通道。OPB JTAG用于連接調(diào)試接口，可以用來(lái)對(duì)處理器進(jìn)行仿真調(diào)試。OPB UART與RS232連接，二者相互搭配可以作為外部設(shè)備連接的接口。處理器選用Micro Blaze嵌入式處理器，可以嵌入FPGA中，作為FPGA進(jìn)行編程控制的處理核心。利用LMB總線接口可以對(duì)處理器進(jìn)行編程，LMB總線接口與BRAM相連，可供處理器調(diào)用存儲(chǔ)在BRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。
[0006]本實(shí)用新型一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)的有益效果為:
[0007]a.可以完成圖像的采集、處理與顯示；
[0008]b.可以對(duì)圖像進(jìn)行并行處理；
[0009]c.可編程，可擴(kuò)充外部連接，從而適應(yīng)產(chǎn)品的更新。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0011]圖1為本實(shí)用新型一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在圖1中，本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，包括CXD攝像頭、采集卡、PC總線控制器、OPB BUS、OPB JTAG、OPB UART,調(diào)試接口、RS232接口、處理器、LMB總線接口、BRAM、SRAM、顯示器、FPGA、采集模塊、顯示模塊和VGA顯不卡ο
[0013]CXD攝像頭與采集卡相連接，CXD攝像頭選用聯(lián)想的C3011型號(hào)，負(fù)責(zé)視頻圖像的采集與傳輸，采集卡選用SAA711A芯片。采集卡與采集模塊相連，采集模塊接收CCD攝像頭傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)并通過(guò)SAA711A芯片將該模擬信號(hào)生成數(shù)字化圖像并傳輸至SRAM，SRAM連接在OPB總線上，處理器可以通過(guò)OPB總線訪問(wèn)SRAM上的數(shù)據(jù)。SRAM有兩個(gè)，F(xiàn)PGA采集到一幀圖像數(shù)據(jù)保存到一個(gè)SRAM內(nèi)，為后期讀出做準(zhǔn)備，同時(shí)處理器讀出另一個(gè)SRAM上的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，兩塊存儲(chǔ)方式的SRAM實(shí)現(xiàn)行總線的轉(zhuǎn)換。CCD攝像頭搜取到圖像信息后，通過(guò)采集卡進(jìn)行信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換后，生成格式為720P的圖像，然后圖像自動(dòng)存放在SRAM芯片內(nèi)，以供處理器對(duì)圖像處理。
[0014]VGA顯示卡與顯示模塊相連，顯示模塊可以接收數(shù)字化圖像信息并通過(guò)VGA顯示卡將數(shù)字化圖像轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。FPGA負(fù)責(zé)對(duì)采集模塊與顯示模塊進(jìn)行管理與控制。采集卡連接在PC總線控制器上，PC總線控制器連接在OPBBUS上。PC總線控制器信息的傳輸并可作為控制線，這樣可以節(jié)省與之相連的設(shè)備的管腳線，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。VGA顯示模塊選用TI公司的THS8134芯片，可以實(shí)現(xiàn)圖像的采集、處理、存儲(chǔ)和顯示等功能，將圖像信息進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后根據(jù)準(zhǔn)確的順序與幀時(shí)序傳送到顯示器，顯示器上顯示圖像供用戶查看。
[0015]OPB BUS作為片上外設(shè)總線，可提供32位數(shù)據(jù)線和32為地址線，為與之相連的各器件的通信提供通道。OPB BUS將OPB JTAG和0PBUART連接在處理器Micro Blaze上。利用OPB總線連接設(shè)備，可以在不影響OPB仲裁器和處理器上已連接的外圍設(shè)備的情況下，再為處理器添加外圍設(shè)備并同步于時(shí)鐘系統(tǒng)，從而為處理器功能的擴(kuò)展提供條件。
[0016]OPB JTAG用于連接調(diào)試接口，可以用來(lái)對(duì)處理器進(jìn)行仿真調(diào)試。OPB UART與RS232連接，二者相互搭配可以作為外部設(shè)備連接的接口。RS232可以與PC相連接，從而可以通過(guò)PC端訪問(wèn)該圖像處理系統(tǒng)。處理器可以嵌入FPGA中，作為FPGA進(jìn)行編程控制的處理核心，并且使得FPGA靈活的硬件設(shè)計(jì)與處理器的強(qiáng)大軟件功能有機(jī)結(jié)合在一起，高效的實(shí)現(xiàn)SOPC系統(tǒng)。利用LMB總線接口可以對(duì)處理器進(jìn)行編程，LMB總線接口與BRAM相連，可供處理器調(diào)用存儲(chǔ)在BRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。OPB JTAG, OPB UART、處理器、LMB總線接口和BRAM相組合構(gòu)成SOPC即可編程片上系統(tǒng)。利用該可編程片上系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像的存儲(chǔ)與處理、信號(hào)的接收與發(fā)送。并可利用嵌入式開(kāi)發(fā)套件對(duì)Micro Blaze IP核的開(kāi)發(fā)，大大提高了系統(tǒng)的可升級(jí)性。
[0017]當(dāng)然上述說(shuō)明并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，包括CXD攝像頭、采集卡、PC總線控制器、OPB BUS、OPB JTAG, OPB UART、調(diào)試接 口、RS232 接 口、處理器、LMB 總線接 口、BRAM、SRAM,顯示器、FPGA、采集模塊、顯示模塊和VGA顯示卡，其特征在于:(XD攝像頭與采集卡相連接，CCD攝像頭負(fù)責(zé)視頻圖像的采集與傳輸，采集卡選用SAA711A芯片；采集卡與采集模塊相連，采集模塊接收CCD攝像頭傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)并通過(guò)SAA711A芯片將該模擬信號(hào)生成數(shù)字化圖像并傳輸至SRAM，SRAM連接在OPB總線上；VGA顯示卡與顯示模塊相連，顯示模塊可以接收數(shù)字化圖像信息并通過(guò)VGA顯示卡將數(shù)字化圖像轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)；FPGA負(fù)責(zé)對(duì)采集模塊與顯示模塊進(jìn)行管理與控制；采集卡連接在PC總線控制器上，PC總線控制器連接在OPB BUS上；0PB BUS作為片上外設(shè)總線，可提供32位數(shù)據(jù)線和32為地址線，為與之相連的各器件的通信提供通道；0PB JTAG用于連接調(diào)試接口，可以用來(lái)對(duì)處理器進(jìn)行仿真調(diào)試；OPB UART與RS232連接，二者相互搭配可以作為外部設(shè)備連接的接口 ；處理器選用MicroBlaze嵌入式處理器，可以嵌入FPGA中，作為FPGA進(jìn)行編程控制的處理核心；利用LMB總線接口可以對(duì)處理器進(jìn)行編程，LMB總線接口與BRAM相連，可供處理器調(diào)用存儲(chǔ)在BRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于:所述SRAM有兩塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于:所述CXD攝像頭選用聯(lián)想的C3011型號(hào)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，更具體地說(shuō)涉及一種基于FPGA和SOPC的圖像處理系統(tǒng)，可對(duì)圖像進(jìn)行并行處理，且具有龐大的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)可編程，可升級(jí)擴(kuò)充，應(yīng)用靈活。CCD攝像頭與采集卡相連接。采集卡與采集模塊相連，采集模塊接收CCD攝像頭傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)并通過(guò)采集卡將該模擬信號(hào)生成數(shù)字化圖像并傳輸至SRAM，SRAM連接在OPB總線上。VGA顯示卡與顯示模塊相連。FPGA負(fù)責(zé)對(duì)采集模塊與顯示模塊進(jìn)行管理與控制。采集卡連接在PC總線控制器上，PC總線控制器連接在OPB BUS上。OPB JTAG用于連接調(diào)試接口。OPB UART與RS232連接。處理器可以嵌入FPGA中，作為FPGA進(jìn)行編程控制的處理核心。利用LMB總線接口可以對(duì)處理器進(jìn)行編程，LMB總線接口與BRAM相連，可供處理器調(diào)用存儲(chǔ)在BRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。
【IPC分類】H04N7-18
【公開(kāi)號(hào)】CN204334830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520033674
【發(fā)明人】張時(shí)銘
【申請(qǐng)人】張時(shí)銘
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月18日