基于ZEDBoard构建图像处理通路（Block Ram版本）.docx

基于ZEDBOard构建图像处理通路（B1ockRan1版本）注：本博文的工程文件位于：对于集FPGA和ARM于一体的Zynq系列平台来说，图像处理是Zynq平台主要的应用方向之一。图像采集部分是图像处理系统的重要组成部分，它通过图像传感器将外部的图像信息采集进来，转换为数字信号存储到系统的帧存储器中。目前在工业图像采集领域，人们常用的两种图像传感器为CCD与CMoS图像传感器。CCD一般输出带制式的模拟信号，需要经过视频解码器得到数字信号才能传入控制器中，而CMOS图像传感器直接输出数字信号，可以直接与控制器进行连接。随着集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器像素单元的数量和采集速度都不断增大。由于CMoS器件的高速性，近年来，越来越多的高速图像采集系统采用CMOS图像传感器作为图像采集器件。常用CMOS传感器品牌以及选择：Sony:日产CMOS,高灵敏度和低噪声，偏重于摄影拍照，但开发的参考资料比较少；ptina:CMOS系统按拍照架构设计，开发流程较为繁琐，且价格偏高，成像品质性价比略高；OmniViSion：CMOS系统架构最适合图像采集，开发资料较充足，各系列间兼容性好。数字图像采集平台架构如图所示。系统通过CMOS传感器0V7725将图像高速采集进Zedboard并存储到BRAM,然后通过VGA控制模块将图像显示出来。我们要在Vivado中实现以下功能：1驱动CMOS图像传感器0V7725,实现图像采集；1将图像存放到BIOCkRam中；1图像的VGA显本；该实例将会涉及CMOS传感器的接口及驱动、CMoS图像传感器的寄存器参数配置、BRAM存放策略等方面。10V7725的引脚以及驱动0V7725的引脚很多，但本系统中用到的0V7725模块只包含以下一些引脚：D0"D9:CMOS输出的10位数据口.本实例只用到D2D90RESET：CMOS输入信号，复位引脚，低电平有效。本实例将其置空PWDN：CMOS输入信号，休眠模式选择，0为正常模式，1为休眠模式。本实例将其置空PC1K：CMOS输出的像素时钟XC1K：CMOS输入的时钟信号，本实例采用25MHz.HREF：CMOS输出的行同步信号VSYNC：CMOS输出的帧同步信号SIOC：CMOS寄存器的IIC时钟输入S10D：CMOS寄存器的IIC数据输入/输出因为用到的引脚数量并不多，因此我们选择用ZedbOard上JA,JB两组Pmod接口与0V7725模块相连。0V7725的驱动包含两个操作：1.配置寄存器2.根据传入的时序信号(PC1K,HREF,VSYNC),对传入数据进行拼接，组合成RGB像素。n配置寄存器0V7725的正常工作需要寄存器的正确配置。寄存器的配置遵从HC协议，在P1提供的IIC时钟驱使下，向不同功能的寄存器地址写入数据。本实例构建了一个HC的主模块，寄存器配置指令只需要两条即可：OX11o0;11为C1KRC寄存器，设置为00值，采用内部时钟0x1206;分辨率设置为VGA640x480,像素输出格式设置为RGB565n拼接数据得到像素RGB5650V7725像素格式为RGB565时，时序图如下:当帧同步信号VSYNC出现有效边沿之后，在HREF为高电平时，第一个PC1K上升沿读取第一个byte(D7D0)。此时要注意，这个byte并不代表第一个像素，而是第一个像素的R4:0以及G5:3,第二个PC1K上升沿读取的byte则是第一个像素的G2:0以及B4:0。当第二个PC1K上升沿到来时，将这两个byte组合成一个完整的像素，就得到了第一个像素。以此类推，采集一行数据(640x2个数据)，就得到640个像素值。当采集完480行的时候，就完成了一帧数据的采集。D9：0|*inviid'dtot1forrawdata,tp"tp1note2forYUV/RGB,tp2xtpqs置iIIij¾nInMnjM111历时猫e.Frow0b<row1row2row479PO-P639×jj>i7.×Si>.c由0V7725的VGA时序可知，每一行有效时间为640x2个PCIk,无效时间为144x2个PCIk,每一行花费时间为784x2个PC1K时钟；而每一帧总行数是510(有效行数是480)；因此采集一帧数据的时间是784*510x2个PCIk的时间。2.帧缓存(FrameBUffer)的实现为了方便进行显示，以及后续的图像处理，需要存储采集的图像。在VaVadO的IPcata1og界面，在search栏输入b1ockmem,下方ip列表会显示出b1ockmemorygenerator,如图所示：Search:Q*b1ockmeB(2matches)，1Na*eAXI4Status1icenseBasicE1ements曰MemoryE1ementsR二二二二J'.Sic',IeB.ory'Geriergtor'Iaxi4Produ.IInc1udedIMemories&StorageE1ements日七RAMs&ROMsiB1ockMeuoryGeneratorAXI4Inc1uded