基于FPGA的嵌入式視頻處理系統(tǒng)平臺設(shè)計.pdf

1、隨著圖像處理技術(shù)的不斷進步,數(shù)字視頻處理已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個方面,由于數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量大、速度快,因此對處理平臺要求較高。而FPGA憑借其可重構(gòu)和并行處理的先天性優(yōu)勢,加之片內(nèi)鎖相環(huán)、硬件乘法器、高速接口模塊等不斷集成,使得采用FPGA作為視頻處理器具有巨大優(yōu)勢;同時Xilinx提供的Microblaze軟核、豐富的IP核等嵌入式系統(tǒng)解決方案,進一步增強了FPGA系統(tǒng)的可重構(gòu)和可定制特性。本文在對當(dāng)前視頻處理系統(tǒng)平臺進行分析和比較

2、之后,提出了采用單片F(xiàn)PGA進行嵌入式環(huán)境下的視頻處理系統(tǒng)方案。分析了系統(tǒng)硬件平臺的需求和各項性能指標(biāo),給出了以Spartan-3E列FPGA芯片為核心的硬件平臺總體設(shè)計;研究了microblaze軟核、系統(tǒng)IP核,以及總線標(biāo)準(zhǔn),定制了以microblaze軟核為微控制器的嵌入式系統(tǒng),通過嵌入式系統(tǒng)軟件協(xié)調(diào)SDRAM控制器、UART控制器、I2C控制器等系統(tǒng)IP核的正常工作;為了實現(xiàn)視頻的處理,使用硬件描述語言Verilog設(shè)計了FPG

3、A內(nèi)部的視頻處理邏輯模并將該邏輯模塊以用戶IP核的形式通過總線接口接入嵌入式系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計過程中綜合運用仿真工具Modelsim、在線邏輯分析儀Chipscope、示波器和超級終端對各個模塊的時序和功能進行了分析和驗證,通過分析系統(tǒng)各模塊時序波形信息并觀察視頻顯示結(jié)果,表明本系統(tǒng)可以完成數(shù)字視頻信號的采集、處理和指令信息疊加以及顯示,達(dá)到了系統(tǒng)要求。
　　 本系統(tǒng)提出的單片F(xiàn)PGA嵌入式系統(tǒng)解決方案,充分發(fā)揮了FPGA可重構(gòu)特性