设计开发
基于FPGA的实时图像采集系统设计
胡飞飞李瑜煜
(广东工业大学广东广州510006)
与皮
摘要：本文介绍关于干电池缺陷检测系统中图像采集部分的设计。该系统主要包括视频A/D转化芯片Saa7113H、FPGA控制器、存储芯片 SRAM。该系统在采集过程中只保留Y分量信息，并且在滤波过程中对图像进行了采样压端，利用兵的操作sram模式使得采集图像和处理图像同时进行，大大的节约了采集时间，为实时性提供了有力保障。
关键调：图像采集卡FPGA，12C总线采样控制器
中图分类号：TP391
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2012)12-0140-03
目前图像采集系统在工业生产，军事医学等多个领域得到了广泛的应用。一些图像采集系统有CCD摄像头、采集卡和计算机组成，面这些系统往往暴露出结构复杂、成本高，体积大等特点。近年来，另一种图像系统即基于嵌人式的图像采集系统得到广泛的关注和研究。嵌入式系统图像采集系统以前结构简单，集成度高，成本低，体积下、灵活性强等众多优点有效的克服了传统图像采集系统的缺
eeak
SAAIS
OCO爱机
FPOA
图1采集系统结构
DSP
表1SAA7113输出格式
Blanking
Timingreference720pixels
点，具有广阔的发展前景和应用领域。由于本系统是应用于工业生产上的缺陷检测，为了提高实时性，本文融合和简化了一些步骤，例如本文并不需要720+576像素那么大的图像，我们将图片压缩和滤波处理放在一起处理，并用两块sram进行乒乓操作的方法来实现高速采集数据的存储和读取同时进行，提高了采集系统工作效率。
系统结构
1
本采集系统主要有以下几个方面构成的：CCD摄像头，Sa7113h。 FPGA.两块SRAM。其中FPGA主要是完成图像数据的采集与预处理工作，即四个功能：一是通过12C模块配置编码器Saa7113h，二是完成对Saa7113h的图像数据采集工作，三是通过乒乓的操作模式对一慎图像的存储，四是进行预处理，对图像去噪滤波，两块SRAM 用来存储和读出两场图像数字信号，Saa7113h将CCD采集到的模拟图像转换成数字信号通过VPO[7:0]传到fpga。然而Saa7113h需要通过I2C配置内部寄存器，本论文通过fpga来对它进行配置。模块图
如图1所示。 2、
系统组成原理
Timing reference
Blanking
code
code
YUV 4: 2 : 2 data
period
period
8010FFW0SAVC0YOCe0Y1C2Y2Ce718Y719FF0000EAV8010
change:U2
saa7113:U1
scu SDA
reset
saa7113clk caa7113en wpol7.01
SRAM CE SRAM_WE
picture
sdram_adress[18.0] edram_data[7.0]
图2sa7113h配置及采集控制模块
接口图 pll:U4
areset ineko
图4时钟倍频模块
140
SRAM_CE SAMWE cata
set
stam_dta(7.0) stam_adss[10.0] EA_SRAM[18.0]
La3 wres SRAM CE 2 EM 8S aRAM_wE_3
fher sh271130m
SRAM_FA_1[18.0] SRAM EA 218.0 EO SRAM7.0 SRAM EO 17.0 SRAM_E0_27.0
总线切换模块接口图图3
fifo_dsp:U3
ak_50m fifoen reset
ED_SRAM[7.0]
图5滤波模块
dspelk dspen
EA_SRAM[18..0]
dout7.0
该系统有四个模块构成：采集模块，总线切换模块，波波模块，时钟倍频模块。
2.1采集模块
要完成FPGA对SAA7113的数据采集，必须从SAA7113输出数据的格式着手，SAA7113的VPO总线宽度为8位，输出的是标准ITU656Y：U：V(4:2:2) 的视频数据。对于每个像素用两个字节表示，具有各自的亮度信号Y的同时公用一组U、V值，即对于每个像素，亮度信号Y（也就是所说的灰度信号)占一个字节，U色差分量占半字节，V色差分量占半字节，共两字节，这种输出格式对提取亮度信号极为有利，前面说过，本课题只要采集亮度信号就行了，对于色度信号可以不用采集。SAA7113每个有效扫描行有720个像素，在每个LLC 的上升沿输出一个字节的解码数据，在存储图像数据时我们可以认为每个像素的数据由两个连续的字节表示。每行数据包括水平控制信号和YCbCr视频数据信号，视频数据以27M/S的速率