基于FPGA的多格式输入视频采集卡的设计

论文摘要

随着微电子技术和视频图像处理技术的发展,出现了采用大规模集成电路或专用芯片取代计算机的脱机图像处理系统。现代大容量高速度的FPGA以及相应SOPC技术的出现,为图像采集和处理提供了一种新的解决方案。本文开发了一种基于FPGA与高质量单片多格式视频译码器的图像采集系统,该系统用于实现视频输出测试系统的自动化测试。该测试系统设计流程为：待测品通过输出接口传输图像信号,经过A/D解码器转换成数字信号后,通过数据采集模块采集输出图像信号各个像素,并与事先存在Serial Flash中的Sample值进行比对,最后通过单片机将测试结果值回传给测试程序。本文首先分析了图像采集系统的现状,比较了FPGA、DSP、ASIC三种芯片作为图像采集处理系统核心芯片的优缺点,依据工程目标提出了基于FPGA的图像采集处理系统的整体方案。在对整个测试系统进行分析之后,设计系统架构,并对芯片选型。设计采用自顶向下的方法,将FPGA划分为4个模块：数据采集模块,I1C总线模块,SPI总线模块,以及数据处理模块。在完成各个模块的设计之后,通过仿真验证各个模块的功能,通过实机测试的各项指标证明本文提出的方案的正确性与可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 图像处理技术概论
• 1.2 图像的基本知识
• 1.3 基于FPGA的系统设计
• 1.4 本论文的提出
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 系统的方案设计和组成
• 2.1 系统整体方案设计
• 2.2 核心处理器的选择
• 2.3 视频A/D芯片选择
• 2.4 外部存储器
• 2.4.1 SPI总线技术
• 2.4.2 外部存储器的选择
• 2.5 系统测试流程设计
• 第三章 系统硬件及各模块的设计
• 3.1 FPGA的整体模块设计
• 3.2 A/D接口
• 3.2.1 ADV7441A输入输出及电源供给的电路设计
• 3.2.2 采集模式的设定及其设定
• 3.2.3 图像采集模块的设计
• 2C总线接口模块'>3.3 I²C总线接口模块
• 2C总线的设计'>3.3.1 I²C总线的设计
• 3.3.2 测试程序
• 3.4 SPI总线模块
• 3.5 数据处理模块的计
• 3.6 设计小结
• 第四章 系统各模块的仿真与实机测试结果
• 4.1 系统仿真
• 2C模块的仿真'>4.1.1 I²C模块的仿真
• 4.1.2 数据采集模块的仿真
• 4.1.3 SPI总线模块的仿真
• 4.1.4 数据处理模块的仿真
• 4.1.5 ADV7441A输出确认
• 4.2 实机验证结果
• 第五章 总结
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢