【正文】 std_logic_vector(ASIZE1 downto 0)。 READA :out std_logic。 ADDR :in std_logic_vector(ASIZE1 downto 0)。entity control_interface isgeneric(ASIZE:integer:=32)。附件4是SDRAM控制器頂層模塊代碼示例，通過這種調(diào)用方式將其他子模塊融合在一個(gè)統(tǒng)一的大工程下。OE為1時(shí)，數(shù)據(jù)可由DQ腳寫入SDRAM，OE為0時(shí)，數(shù)據(jù)可從SDRAM的DQ腳讀出。此外，該模塊內(nèi)含用以預(yù)設(shè)某些模式參數(shù)的模式寄存器，主要包括3類：第1類是SDRAM模式控制寄存器，在LOADMODE指令時(shí)，將該寄存器的值送入SDRAM的模式寄存器中，以控制SDRAM的工作模式；第2類是SDRAM控制器的參數(shù)寄存器（LOAD_REG1），使得SDRAM控制器的工作方式與外部的SDRAM器件的工作方式匹配；第3類是SDRAM的刷新周期控制寄存器，該寄存器預(yù)設(shè)用戶定義的自動(dòng)刷新計(jì)數(shù)值，用于SDRAM的刷新周期預(yù)設(shè)。程序中地址復(fù)用的方法為：assign raddr=ADDR[ROWSTART+ROWSIZE1:ROWSTART]。代碼示例如附件1. CMD命令解析和命令相應(yīng)子模塊該模塊首先對CMD指令進(jìn)行判斷，其結(jié)果解釋輸出相應(yīng)的操作指令進(jìn)行響應(yīng)。上述初始化過程結(jié)束后，系統(tǒng)指令分析機(jī)制才可接收并分析系統(tǒng)的讀寫信號(hào)和地址信息，以及從下個(gè)模塊反饋回來的CMD_ACK信號(hào)，并產(chǎn)生對應(yīng)的CMD命令和SADDR地址信息給CMD命令解析模塊。系統(tǒng)控制接口模塊用于接收系統(tǒng)的控制信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生不同的CMD命令組合；CMD命令解析模塊用于接收CMD命令并解碼成操作指令；命令響應(yīng)模塊用于接收操作指令并產(chǎn)生SDRAM的操作動(dòng)作；數(shù)據(jù)通路模塊則用于控制數(shù)據(jù)的有效輸入輸出。根據(jù)系統(tǒng)要求，本設(shè)計(jì)選用SAMSUNG的K4S6432 SDRAM芯片。對BANK預(yù)充電或者關(guān)閉已激活的BANK，可預(yù)充特定BANK也可同時(shí)作用于所有BANK，ABA0和BA1用于選擇BANK。訪問存儲(chǔ)單位：為減少I/O引腳數(shù)量，SDRAM復(fù)用地址線，所有在讀寫SDRAM時(shí)，先由ACTIVE命令激活要讀寫的BANK，并鎖存行地址，然后在讀寫指令有效時(shí)鎖存列地址。SDRAM器件的管腳分為控制信號(hào)、地址和數(shù)據(jù)3類。這樣問題的重點(diǎn)就集中在FPGA對SDRAM的讀寫控制模塊上。C配置接口模塊完成對SAA7113的初始化，初始化結(jié)束后，F(xiàn)PGA等待采集圖像的命令。（5）VGA控制模塊：根據(jù)VGA的工業(yè)參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的行同步和場同步信號(hào)，并在適當(dāng)時(shí)刻送入數(shù)據(jù)，經(jīng)由ADV7125送VGA進(jìn)行顯示。C總線對其內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置，使其按照一定的格式進(jìn)行采樣。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)相對簡單、不許考慮傳輸時(shí)轉(zhuǎn)換總線的問題、較為可靠，缺點(diǎn)是SDRAM容量有限、傳輸時(shí)序需要計(jì)算準(zhǔn)確、SDRAM經(jīng)常刷新等。數(shù)據(jù)傳輸模塊是系統(tǒng)與外設(shè)搭建的橋梁，此模塊是將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)高速傳輸，給外設(shè)提供信息。對于串行采樣系統(tǒng)，如果采樣頻率達(dá)到200MHz，一般將這種采樣系統(tǒng)也稱為高速數(shù)據(jù)采集。(3)將信號(hào)送到AD進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換?；贔PGA的數(shù)字CMOS攝像機(jī)圖像采集一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)采集是指將以各種形式輸入的被測信號(hào)，包括語音信號(hào)、溫度信號(hào)、濕度信號(hào)、圖像信號(hào)等經(jīng)過適當(dāng)處理，成為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，從而送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)處理的過程，數(shù)據(jù)采集卡就是典型的基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理的集成計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡。(4)將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；(5)存儲(chǔ)記錄和處理數(shù)據(jù)。目前高速數(shù)據(jù)采集使用較多的采樣頻率一般在50M~100MHz之間。二、總體方案設(shè)計(jì)方案1：圖像數(shù)據(jù)的傳輸通過USB總線技術(shù)完成系統(tǒng)的初始化以及將最終的傳輸信號(hào)準(zhǔn)確無誤地傳送到上位機(jī)上。根據(jù)綜合分析和考慮，我們選用相對簡單方便的方案2，選擇器件如下：FPGA采用Altera的Cyclone EP2C35F484C8，視頻采集芯片用飛利浦的SAA7113作為A/D轉(zhuǎn)換單元，兩塊型號(hào)為K4S641632E的SDRAM和FPGA構(gòu)成圖像幀存儲(chǔ)及傳輸處理系統(tǒng)，ADV7125是數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，和計(jì)算機(jī)VGA顯示器相連作為顯示終端，系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。（2）異步FIFO模塊：當(dāng)FPGA接收A/D采樣的視頻數(shù)據(jù)時(shí)，由于SAA7113和FPGA一般在不同的時(shí)鐘頻率下，這就會(huì)出現(xiàn)通常所說的異步時(shí)鐘問題，處理不當(dāng)就容易出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，常用方法是在兩者之間添加一塊異步FIFO。圖3描述了FPGA內(nèi)部的各個(gè)主要功能模塊。FPGA收到采集命令后，啟動(dòng)采集視頻數(shù)據(jù)模塊、異步FIFO模塊和視頻解碼模塊進(jìn)行解碼，將數(shù)據(jù)輪換寫到兩個(gè)幀存中，經(jīng)通信模塊送出，以上即為該系統(tǒng)的工作流程。 SDRAM概述之所以要用到SDRAM，是因?yàn)樗鼉r(jià)格低、體積小、速度快、容量大，是比較理想的存儲(chǔ)器件。通常一個(gè)SDRAM中包含幾個(gè)BANK，每個(gè)BANK的存儲(chǔ)單元是按行和列尋址的。一旦BANK被激活后，只有執(zhí)行一次預(yù)充命令后才能再次激活同一BANK。（3）操作控制SDRAM的具體控制命令由一些專用控制引腳和地址線輔助完成。 SDRAM控制器總體設(shè)計(jì)SDRAM控制器與外部的接口示意圖由圖4給出，控制器右端接口信號(hào)均為直接與SDRAM對應(yīng)管腳相連的信號(hào)；控制器左端的接口信號(hào)為與FPGA相連的系統(tǒng)控制接口信號(hào)，其中，CLK為系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，RESET_N為復(fù)位信號(hào)，ADDR為系統(tǒng)給出的SDRAM地址信號(hào)，DAIN是系統(tǒng)用于寫入SDRAM的數(shù)據(jù)信號(hào)，F(xiàn)PGA_RD和FPGA_WR為系統(tǒng)讀、寫請求信號(hào)（1為有效，0為無效），SDRAM_FREE是SDRAM的空閑狀態(tài)標(biāo)示信號(hào)（0為空閑，1為忙碌），F(xiàn)DATA_ENABLE是控制器給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)指示信號(hào)（為0時(shí)，無法對SDRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；為1時(shí)，若是系統(tǒng)讀操作，則系統(tǒng)此時(shí)可從DAOUT接收SDRAM的數(shù)據(jù)，若是寫操作，則系統(tǒng)此時(shí)可以通過DAIN發(fā)送數(shù)據(jù)給SDRAM）。圖5 SDRAM控制器的結(jié)構(gòu)圖 SDRAM系統(tǒng)控制接口子模塊設(shè)計(jì)該模塊主要包括初始化和系統(tǒng)指令分析功能。通過程序設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)初始化配置的參數(shù)來確定在讀寫到特定時(shí)刻發(fā)出Precharge或者Refresh的CMD指令，從而簡化了系統(tǒng)的控制。例如，CMD為001時(shí)，則會(huì)輸出do_read信號(hào)為1；CMD為010時(shí)，則會(huì)輸出do_write信號(hào)為1，在同一時(shí)刻，只會(huì)輸出一種有效的操作指令。//raddr為行地址assign eaddr=ADDR[COLSTART+COLSIZE1:COLSTART]。上述3類寄存器的預(yù)設(shè)值都是系統(tǒng)控制接口模塊在初始化時(shí)通過SADDR傳送給來的。因?yàn)槭莾?nèi)部模塊，所以應(yīng)該盡量避免使用雙向端口，因此在這里DQ的輸入輸出作用分別用端口DQIN和DQOUT代替，在頂層模塊調(diào)用時(shí)再使用OE信號(hào)實(shí)現(xiàn)三態(tài)雙向傳輸。附件1：library ieee。port( CLK :in std_logic。 REF_ACK :in std_logic。 WRITEA :out std_logic。 SC_CL :out std_logic_vector(1 downto 0)。 SC_BL :out std_logic_vector(3 downto 0)。end control_interface。 signal timer : signed(15 downto 0)。 signal SC_BL_int : std_logic_vector(3 downto 0)。)then NOP =39。 WRITEA =39。 PRECHARGE =39。 load_reg1 =39。 SAADR_int =(others=39。 if(CMD=39。 else NOP=39。00139。039。)then WRITEA=39。 end if。139。 if(CMD=39。 else PRECHARGE=39。10139。039。)and(LOAD_REG1=39。 else LOAD_REG1=39。11139。139。 end if。use 。 ROWSIZE :integer:=12。 COLSTART :integer:=0。 RESET_N :in std_logic。 WRITEA :in std_logic。 SC_CL :in std_logic_vector(1 downto 0)。 SC_BL :in std_logic_vector(3 downto 0)。 OE :out std_logic。 CKE :out std_logic。 )。 signal do_writea : std_logic。 signal do_load_mode : std_logic。 signal do_act : std_logic。 signal oe1 : std_logic。 signal rp_shift : std_logic_vector(3 downto 0)。 signal bankaddr : std_logic_vector(BANKSIZE1 downto 0)。 bankaddr =SADDR(BANKSTART+BANKSIZE1 downto BANKSTART)。039。039。039。039。 rw_flag =39。)。039。139。039。039。139。 if((READA =39。)and (do_writea =39。) and (REF_REQ =39。 else do_reada =39。139。039。039。139。039。) and (mand_done =39。) and (do_precharge =39。 else do_precharge =39。139。039。039。) or (do_reada =39。) or (do_precharge =39。))then mand_delay = 39。 rw_flag = do_reada。039。and mand_done = 39。 rp_done = 39。 rp_shift(3) = 39。end process。039。 oe2 = 39。 oe4 = 39。 elsif rising_edge(CLK)then if(SC_PM = 39。)then if(SC_BL = 39。)。0000000139。0000011139。0111111139。 else