论文摘要
已验证的可重复使用的IC 模块称为IP (知识产权) 模块, 在FPGA的设计中直接使用IP的这种设计方法就称为基于IP的设计方法。本文使用了基于IP的设计方法,设计实现了一种计算机图像转换卡。该卡是以高密度高性能的FPGA芯片为核心,图像采集芯片、图像输出芯片、PCI桥芯片、DDR动态存储器等为辅助的PCI扩展卡。它能依照由PC机根据要求计算出的一系列参数,将原始图像转换为所需要的图像并输出。其中,FPGA要实现图像采集、计算和输出等功能,实现与图像采集芯片、图像输出芯片、PCI桥芯片、动态存储器的高效接口。同时,为了实现高帧率的输出图像,必须更有效的使用各种片内外资源,这就涉及到各种复杂的数据调度问题。本文详细描述了FPGA中各IP块的设计思路和实现方式,其中涉及计算机图像格式、动态存储器控制、存储器调度机制等多种内容,并介绍了软IP核的生成,同时简单描述了图像处理卡的设计和实现。本文给出了一种图像处理卡的应用实例——多通道曲面投影机。多通道曲面投影校正机是一种大屏幕显示系统,它将多个图像源生成的图像根据投影屏的几何形状做预处理,输出到多个投影仪上,最终实现相对视点正确的大屏幕图像。
论文目录
第一章 前言1.1 课题研究背景1.2 课题研究目标1.3 课题研究意义第二章 IP 复用技术简介2.1 IP 核2.2 IP 模块的重用第三章 图像转化卡的设计和实现3.1 图像转换卡框架3.2 计算机图像输出接口3.2.1 XVGA3.2.2 DVI （Digital Visual Interface）数字视频接口3.2.3 VESA 时间标准3.3 FPGA 的选取3.2.4 嵌入式存储器TriMatrix:3.2.5 DSP 块:3.2.6 高带宽 I/O 标准和高速接口3.2.7 用于系统时钟管理的PLL3.4 图像采集芯片的选取3.5 图像输出芯片的选取3.6 DDR SDRAM3.7 图像处理卡的实现第四章 计算机图像处理核心FPGA 的Verilog 设计与实现4.1 FPGA 的设计方法和设计规划4.1.1 基于块的设计流程4.1.2 设计分割4.1.3 QuatusII 中基于块的设计的实现4.2 系统结构分析与建模4.3 IP 的HDL 设计与实现4.3.1 图像采集模块4.3.1.1 基本功能4.3.1.2 内部功能块定义4.3.1.3 Fif0246 功能及特性4.3.1.4 InputControl 功能、设计思想及特性4.3.2 图像输出模块4.3.2.1 基本功能4.3.2.2 内部功能块定义说明242048DDR 功能及特性'>4.3.2.3 fifo242048DDR 功能及特性4.3.2.4 PPimageOut 的功能,设计思路和特性4.3.3 图像计算模块实例4.3.3.1 功能说明4.3.3.2 实现方法4.3.3.3 paraTableRead 模块功能及设计思想4.3.3.4 pixelSelect 模块功能及设计思想Add 模块功能及设计思想'>4.3.3.5 ImageMultAdd 模块功能及设计思想4.3.3.6 Rimagefifo 模块功能及设计思想4.3.4 DDR SDRAM 操作模块4.3.4.1 基本功能4.3.4.2 DDR 器件初始化过程4.3.4.3 FwriteAline 操作的说明和实现方式4.3.4.4 FreadAline 操作的说明和实现方式4.3.4.5 Fread2word 操作的说明和实现方式4.3.4.6 共享资源Fdataenable,Fnewframe4.3.5 RamRoll 模块说明4.3.5.1 基本功能4.3.5.2 设计思路4.3.6 bankRoll 模块说明4.3.6.1 基本功能4.3.6.2 设计思路第五章 时序分析、软IP 核的生成和系统的综合5.1 时序分析5.2 软IP 核生成5.2.1 Top-Down vs. Bottom-up5.2.2 利用QuatusII 生成软IP 核5.3 系统综合第六章 系统仿真与设计验证6.1 测试平台6.2 在大视场系统中的应用6.2.1 大视场系统简介6.2.2 大视场系统中图像校正的实现原理6.2.2.1 图像校正方式简述6.2.2.2 双线性插值6.2.3 应用结果第七章 结论与展望7.1 全文工作总结7.2 未来研究展望参考文献致谢
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