【正文】 HDL的語(yǔ)言形式、描述風(fēng)格以及語(yǔ)法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。而描述既可以采用行為描述、寄存器傳輸描述或結(jié)構(gòu)描述，也可以采用三者混合的混合級(jí)描述。 OV7670初始化模塊如前方所述，OV7670攝像頭有很強(qiáng)大圖像處理功能過程，包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等，而這些功能，都是通過SCCB接口對(duì)OV7670內(nèi)部的上百個(gè)寄存器進(jìn)行配置而控制。發(fā)出初始化完成cmos_finish信號(hào)。 SRAM控制模塊和TFT液晶控制模塊此模塊包含兩部分，一部分的功能是用來轉(zhuǎn)換MCU和寫SRAM模塊對(duì)外部SRAM的控制。設(shè)計(jì)者可確定所需要的處理器模塊和參數(shù)，并據(jù)此創(chuàng)建一個(gè)處理器的完整存儲(chǔ)器映射。這些組件可以是從Altera或其他合作伙伴處購(gòu)買來的IP核，其中一些IP核是可以免費(fèi)下載用來做評(píng)估的；用戶還可簡(jiǎn)單地創(chuàng)建他們自己定制的SOPC Builder組件。部件配置需要匯總參數(shù)，Class PTF文件標(biāo)準(zhǔn)包括了為這一要求定義GUI的格式。這種配置選項(xiàng)由用戶在部件配置階段進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)，UART生成程序產(chǎn)生所需UART的硬件描述。最后，我們?cè)贜IOS II IDE集成開發(fā)環(huán)境中，針對(duì)我們的系統(tǒng)，開發(fā)軟件程序。而在MCU內(nèi)部的程序，要等待SRAM寫滿信號(hào)的到來。采用YUV色彩空間的重要性是它的亮度信號(hào)Y和色度信號(hào)U、V是分離的。 由于BMP文件格式是Windows環(huán)境中交換與圖有關(guān)的數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，因此在Windows環(huán)境中運(yùn)行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式。其代碼如附錄中所示。參考文獻(xiàn)[1][D].湖北:武漢理工大學(xué),2009[2][D].湖北:武漢理工大學(xué),2007[3]+FPGA的嵌入式視頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].,2009[4]鄭 [D].湖北:武漢理工大學(xué),2009[5]王嘯林,[J]..(6):1011[6][D].吉林:長(zhǎng)春理工大學(xué),2009[7]周志權(quán),[J].（13）:2022[8][D].吉林:長(zhǎng)春理工大學(xué),2003[9]尹業(yè)宏,王濤,2004,2(5):6163[10]沈華,[J].航空計(jì)算技術(shù),2007,37(6):109111[11][D].河南理工大學(xué), 2010 .[12][D].南京航空航天大學(xué), 2010 .[13][D].華中科技大學(xué), 2005 .[14]Ⅱ的視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].北京交通大學(xué), 2007 .附錄 1OV7670采集VHDL實(shí)現(xiàn)LIBRARY IEEE。 OV7670_XCLK: OUT STD_LOGIC。 LCD_RESET: OUT STD_LOGIC。SIGNAL PRE_FVAL,MCCD_FVAL,MCCD_LVAL:STD_LOGIC。SIGNAL TFT_OUT_EN:STD_LOGIC。039。 THEN PRE_FVAL=39。ELSIF OV7670_PCLK39。 THEN MCCD_FVAL=39。 END IF。 IF X_CONT=01001111111 THEN X_CONT=00000000000。 ELSE TEMP_COUNT=TEMP_COUNT+39。 THEN STATE1=39。 STATE1=39。 WHEN OTHERS=STATE1=39。039。END IF。 LCD_DATA_VALID=39。139。 ELSE REG_LCD_WR=39。139。039。039。039。 END IF。 //BMP信息頭定義 for (i = 0。 BLUE = ((COLOR 3) amp。在此，我還要感謝在班里同學(xué)和朋友，感謝你們?cè)谖矣龅嚼щy的時(shí)候幫助我，給我支持和鼓勵(lì)，感謝你們。 *BMP++ = BLUE。i 76800。附錄 2RGB565轉(zhuǎn)換為BMP，只能轉(zhuǎn)換320*240大小圖片,轉(zhuǎn)化為24位圖void RGB565_TO_BMP(alt_u16 RGB565[240][320],alt_u8 *BMP){ //BMP信息頭 alt_u8 HEADER[] = { 66,77,54,132,3,0,0,0,0,0,54,0,0,0,40,0, 0,0,64,1,0,0,240,0,0,0,1,0,24,0,0,0, 0,0,0,132,3,0,35,46,0,0,35,46,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0 }。039。139。 END CASE。 END IF。 END IF。 WRITE_STATE=39。039。 THEN REG_LCD_WR=39。EVENT AND OV7670_PCLK=39。END PROCESS。 = OV7670_DATA_16BIT=PRE_IOV7670_DATA_8BITamp。139。 END IF。 END IF。 THEN IF MCCD_LVAL=39。 AND IVSYNC=39。 IF PRE_FVAL=39。 MCCD_LVAL=39。IOV7670_DATA_8BIT=OV7670_DATA。139。SIGNAL STATE1:STD_LOGIC。 LCD_DATA_VALID: OUT STD_LOGIC )。 ILVAL: IN STD_LOGIC。ENTITY CCD_TOP IS PORT( OSC_24MHZ:IN STD_LOGIC。通過對(duì)FPGA相關(guān)知識(shí)以及VHDL硬件描述語(yǔ)言的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，掌握了FPGA開發(fā)及仿真軟件的使用，進(jìn)一步理解和掌握了FPGA設(shè)計(jì)技巧，完成了本系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的整合，以及在NIOS II軟件方面的學(xué)習(xí)，對(duì)以后進(jìn)一步做圖像處理工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。按上述，首先要寫入24位的BMP結(jié)構(gòu)（文件頭，信息頭，位圖數(shù)據(jù)）中的前兩部分，即文件頭和信息頭。 BMP圖片存儲(chǔ)BMP(全稱Bitmap)是Window操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，可以分成兩類：設(shè)備相關(guān)位圖（DDB)和設(shè)備無關(guān)位圖（DIB），使用非常廣。RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。Nios II IDE提供了一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)平臺(tái)，用于所有Nios II處理器系統(tǒng)。圖410 MCU系統(tǒng)元件圖另外一個(gè)就是，SD卡模塊。當(dāng)這兩部分配置都完成后，SOPC Builder進(jìn)入到生成階段，生成設(shè)計(jì)的輸出文件。(2) IP及外設(shè)：包括通用的微控制器外設(shè)，通信外設(shè)，多種接口(存儲(chǔ)器接口、橋接口、ASSP、ASIC)，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)IP和硬件加速外設(shè)。所有版本的Altera Quartus□Ⅱ的設(shè)計(jì)軟件都已經(jīng)包含了SOPC Builder。在Quartus II中生成的模塊電路如圖48所示：圖48 SRAM控制模塊TFT液晶控制模塊的功能只是將控制權(quán)從MCU轉(zhuǎn)換到OV7670數(shù)據(jù)采集模塊，系統(tǒng)啟動(dòng)后，MCU中的軟件完成對(duì)TFT液晶顯示屏的初始化，包括背光、顏色、初始寫入的坐標(biāo)等一系列設(shè)置。大大減輕了MCU的負(fù)擔(dān)。圖42 SCCB控制協(xié)議在本系統(tǒng)中，按上圖時(shí)序，設(shè)計(jì)配置方案，利用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)的專用OV7670初始化模塊。當(dāng)設(shè)計(jì)描述完成后，可以用多種不同的器件結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其功能。VHDL還支持各種設(shè)計(jì)方法，既支持自底向上的設(shè)計(jì)，又支持自頂向下的設(shè)計(jì)；既支持模塊化設(shè)計(jì)，又支持層次化設(shè)計(jì)。另外，PLL（Phase Locked Loop，鎖相環(huán)）模塊提供三路不同的頻率信號(hào)，為驅(qū)動(dòng)其他模塊提供。本系統(tǒng)采用一片IS61LV2561610T SRAM芯片即可達(dá)到系統(tǒng)要求，F(xiàn)PGA與SRAM的連接如下圖35所示，此模塊最主要的是其控制器的設(shè)計(jì)，將在下一章軟件設(shè)計(jì)時(shí)詳細(xì)說明。如下圖33所示：圖33 SDRAM設(shè)置在Altera公司FPGA開發(fā)軟件quartus ii中，集成有SOPC Bulider。PS方式下配置設(shè)備與FPGA相連的信號(hào)有：DCLK(配置時(shí)鐘)，DATA0(配置數(shù)據(jù))，nCONFIG(配置命令)，nSTATUS(狀態(tài)信號(hào))，CONF DONE(配置完成指示)。下面簡(jiǎn)單介紹一下FPGA的三種配置方式。Cyclone II器件架構(gòu)是專門為低成本設(shè)計(jì)優(yōu)化的，提供了大量的邏輯單元(LE)，密度超過第一代Cyclone FPGA三倍；其內(nèi)部的邏輯資源可以用來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用。（11）SCCB接口用于對(duì)OV7670內(nèi)部各個(gè)寄存器的讀與寫。SCCB的時(shí)序圖，如下圖22所示： 圖22 SCCB控制協(xié)議OV7670攝像頭的VGA圖像最高達(dá)到30幀/秒。（4）光敏單元的不均勻性光敏單元的不均勻性是CMOS圖像傳感器的弱項(xiàng)，因?yàn)樗墓饷魡卧幌馛CD那樣嚴(yán)格的在同一硅片上用同樣的制造工藝嚴(yán)格制造，因此遠(yuǎn)不如CCD的光敏單元的一致性好，但是它內(nèi)部集成單元多，處理能力強(qiáng)能夠彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。經(jīng)過處理的模擬信號(hào)最后由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)預(yù)處理電路處理后通過接口電路輸出。CMOS圖像傳感器的迅速發(fā)展并商業(yè)化得益于成熟的CMOS工藝，目前國(guó)外諸多公司和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出不同光學(xué)格式、多種類型的CMOS圖像傳感器，并將其應(yīng)用于光譜學(xué)、X射線檢測(cè)、天文學(xué)(觀測(cè)研究)、空間探測(cè)、國(guó)防、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等不同的領(lǐng)域。很多FPGA供應(yīng)商提供了專用的開發(fā)軟件(例如Altera公司的DSP Builder)，以MATLAB工具箱的形式出現(xiàn)，利用MATLAB中的Simulink工具進(jìn)行圖像化設(shè)計(jì)，建立各種數(shù)字信號(hào)DSP模型，完成后利用DSP Builder將其轉(zhuǎn)換成硬件描述性語(yǔ)言VHDL，通過綜合、下載，最后得到能實(shí)現(xiàn)DSP功能的FPGA電路，使得DSP算法處理開發(fā)變得簡(jiǎn)單。另一方面，現(xiàn)今的圖像處理應(yīng)用也向嵌入式小型化方向發(fā)展。而在圖像處理系統(tǒng)中，圖像采集是圖像處理最重要的前提。 CMOS。前端的圖像采集速度及質(zhì)量，直接影響到圖像處理系統(tǒng)后端的算法處理及應(yīng)用。本文主要設(shè)計(jì)圖像處理系統(tǒng)的前端部分，即視頻信號(hào)的采集。 Image acquisition目 錄1 前 言 1 數(shù)字圖像處理發(fā)展史 1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 32 CMOS原理和特性及CMOS攝像頭的基本結(jié)構(gòu) 4 CMOS原理及特性 4 CMOS數(shù)字圖像傳感器基本原理 4 CMOS圖像傳感器的特性 5 C