基于FPGA的图像采集卡的设计
郑千洪;王黎;高晓蓉
【摘 要】介绍了一种基于FPGA的前端图像采集卡的系统设计.该系统主要包括视频A/D转化芯片SAA7113H、采样控制器、存储芯片SDRAM.由该系统得到分辨率720*576、25帧/秒的图像.SAA7113H的初始化设置通过12C总线来实现.这种图像采集卡系统由于集成度高,设计灵活,系统可靠性高,可以满足高性能的图像采集系统.
【期刊名称】《电气自动化》 【年(卷),期】2007(029)006 【总页数】3页(P65-66,69)
【关键词】图像采集卡;FPGA;I2C总线;采样控制器 【作 者】郑千洪;王黎;高晓蓉
【作者单位】西南交通大学光电研究所,四川成都,610031;西南交通大学光电研究所,四川成都,610031;西南交通大学光电研究所,四川成都,610031 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
电气设计Electric Design基 于 FPGA的 图 像 采 集 TheDesignof ImageSamplingCa《电气自动化>2007 年第 29 卷 第 6 期卡 的设 计rd Basedon FPGA西南交通大学光电研究所 （ 四川成都 610031 ） 郑千洪 王 黎 高晓蓉 (Xinan Ji.aotongUniversity,ShicuanCh,engdu610031,China)
ZhengQianhongWang LiGaoXiaorong 摘要： 介绍 了一种基于 FPGA 的前端图像采集卡的系统设计。 该系统主要包括视频 A/D 转化芯片 SAA7113H 、 采样控制器 、 存储芯片 SDRAM 。 由该系统得到分辨率 720:~r576\\25帧／秒的图像。 SAA7113H 的初始化设置通过 I2C 总线来实现。 这种图像采集卡系统由于集成度高，设计灵活， 系统可靠性高， 可 以满足高性能的图像采集系统。关键词：图像采集卡 FPGA12C 总线 采样控制器 Abstract:Thistuticleintroduces afront-end imagesamplingsystembasedonFPCAtechnology. This systemincludes three parts: imagedecoding chipSAA7113H whichis in chargeof A/Dconversion;che samplingcontroller; the SDRAMstoring
chips.ThecoUectedimagereso- lution is 720*576,with the velocity of 25FPS.Theinitializationsetupof the SAA7113His doneby the l2C-bus.Theimagesampling svslem has manyadvantagessuchashighly integrated,flexibledesigning andhighly reliability. So
thisimagesamplingcard canbe used in highspeedimageacquisition system. Keywords:image samplingcard FPGA12C-bussamplingcontroller [中图分类号 lTP391【 文献标识码】 A 【文章编号】 1000-3886(2007)06-0065-03 1 引言 现代化生产和科学研究对视频 图像采集系统的要求 日益提高。传统的图像采集卡速度慢 、 处理功能简单 、 采用分立元件 、 电 路非常复杂； 而且可靠性差 、 不易调试 、 不能很好地满足特殊要 求。 FPCA（现场可编程门阵列） 是专用集成电路中集成度最高的一种， 用户可对 FPGA 内部的逻辑模块和 I/O 模块重新配置， 以实现 用户所需逻辑功能 。 用户对 FPGA 的编程数据放入芯片， 通过上电 加载到 FPGA中，对其进行初始化；也可在线对其编程， 实现系统在线重构。 基于 FPGA 技术的图像采集主要是通过集成的 FPGA开发板，使用软件编程把图像的采集控制程序写入 FPGA 开发板的芯片上， 通过仿真技术来进行图像的采集处理
分析。 通过这种 方式， 便于及时地发现设计中的错误， 从而有效地缩短研发时间。2系统的组成及基本原理该图像采集系统主要 由模拟视频信号解码模块， 12C 控制接 口模块， 采样控制模块， SDRAM 存储控制模块构成， 如图 l 所示 。SAA7113H芯 片把从 CCD 采 集来 的模 拟视频信号转化成…r 一一一一一 ’1图 1 图像采集卡系统框架 图 J YUV=422 格式的数字图像信号。 这些信号在同步脉冲的作用下进入采集控制器。 采样控制器在奇偶场控制信号下把图像信息存入 SDRAM 中。 该系统可 以实现由隔行扫描图像到逐行图像的转化及存储。(1) 模拟视频信号解码由于 SAA7113H芯片具有 I2C 接 口， 该模块则通过 12C 总线来配置 SAA7113H初始化的信息。 工作涉及 SAA7113H 的初始化字的配置 、工作方式的配置：行同步开始和结束标志位、确定亮度 、色度 、饱和度的大小以及输出图像数据信号的格式。 (2)12C 控制接 口模块12C 模块作为 SAA7113H 寄存器初始配置的整体控制模块。具体可 以分成 I2C_cmd 和数据传输两个模块。12C_cmd 模块为纯组 合逻辑电路， 完成信号的发送控制任务， 配合 rom_data[ 7 ． O] 和ronuddr 【 7.0 】 信号完成数据的寻址与存入等工作； 而数据传输模 块主要和 I2C_cmd 模块一起组合成 I2C 的数据控制写入模块， 它 主要负责对 I2CSmd 模块的输出信号进行缓存， 并在其输出端输 出I2C总线的串行数据 SDA 以及 I2C 总线的串行时钟信号 SCL 。 (3) 采样控制模块 模块在 Verilog 编程语言的控制下， 把 SAA7113H 输出的一帧灰度数字视频图像数据进行奇偶场的分开存储， 达到隔行到逐行 的图像转换， 与此同时， 通过控制行采集数和列采集数， 满足720*576、25帧／秒的分辨率的要求。(4)SDRAM 控制存储模块SDRAM模块作为数据的存储模块， 可 以具体分成 SDRAM 控制接 口模块以及 SDRAM 存储模块 (SDRAM) 。 SDRAM 控制接 口模 ElectricaIAutomationI6.f电气设计 Electric Design The Design of ImageSamplingCa卡 的设 计 rd Based on (Xinan Ji.aotongUniversity,ShicuanCh,engdu610031,China) Zheng
基于FPGA的图像采集卡的设计
