基于FPGA的四路视频采集系统设计与实现

论文摘要

多路视频采集是视频处理系统中的重要组成部分。本文选用Altera公司CycloneⅡ系列的FPGA器件实现了四路视频采集的显示系统。该系统输入为四路PAL制模拟视频信号,输出为一路VGA模拟视频和一路RGB565格式LCD视频信号。本文的主要工作为：1.按照性能指标设计了系统总体方案；2.按照模块化设计步骤,给出了各模块的器件选型和具体电路设计；3.简介了软件实现中主要模块的软件设计；4.介绍了系统软硬件和总体调试过程,给出了调试结果。本系统由视频解码、视频存储、视频处理、视频编码、串口通信、视频叠加、LCD和VGA显示八大模块构成,成功实现了四路视频信号的同屏分块同时显示,用RS232串口技术实现了任意单路视频信号的全屏显示。系统满足客户的各项指标,且功耗低、可靠性高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 FPGA基础
• 2.1 可编程逻辑器件
• 2.2 FPGA简介
• 2.2.1 FPGA器件特点
• 2.2.2 Altera公司的FPGA产品
• 2.3 FPGA的软件开发环境
• 2.4 硬件描述语言
• 3 四路视频采集系统总体设计方案
• 3.1 客户要求和指标
• 3.2 系统总体设计思路
• 3.2.1 设计思路
• 3.2.2 系统整体流程图
• 3.3 两片FPGA级联设计
• 3.3.1 FPGA引脚资源分析
• 3.3.2 两片FPGA的连接
• 3.4 系统实时性考虑
• 4 系统硬件设计
• 4.1 硬件总体结构
• 4.2 视频采集模块
• 4.2.1 I2C总线协议介绍
• 4.2.2 视频解码芯片介绍
• 4.2.3 视频采集电路设计
• 4.3 系统存储模块
• 4.3.1 乒乓操作思想
• 4.3.2 SRAM存储芯片介绍
• 4.3.3 视频存储电路SRAM设计
• 4.4 视频显示模块
• 4.4.1 视频编码芯片介绍
• 4.4.2 D/A转换电路设计
• 4.4.3 VGA接口电路设计
• 4.4.4 TFT-LCD显示接口设计
• 4.5 串口通信模块
• 4.5.1 RS232通信协议
• 4.5.2 RS232接口设计
• 4.6 外围硬件模块
• 4.6.1 多时钟设计
• 4.6.2 两片FPGA的JTAG和AS配置设计
• 4.7 电源设计
• 5 系统软件设计
• 5.1 软件设计流程图
• 5.2 SAA7111初始化模块
• 5.2.1 SAA7111寄存器的设置
• 5.2.2 I2C配置
• 5.3 多路有效视频数据的采集
• 5.4 FIFO模块
• 5.5 屏驱动模块
• 5.6 四路视频的分割显示
• 5.7 多路视频信号的同步
• 5.8 串口通信程序
• 5.8.1 波特率发生器设计
• 5.8.2 接收器设计
• 5.9 十字标尺的实现
• 5.10 本章小结
• 6 系统调试
• 6.1 系统硬件调试
• 6.2 系统软件调试
• 6.3 系统功能调试结果
• 6.4 系统特点
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 7.1 全文总结
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献