基于SoPC的自感知运动图像采集系统设计

2009-11-30 10:11:02来源: 慧聪网

引 言

      近年来,嵌入式图像采集技术得到快速发展,但由于嵌入式系统的处理、传输和存储数据的资源有限,常成为系统采集速度的瓶颈,很难实现高速稳定的采集。SoPC是近几年兴起的一种用于嵌入式开发的片上系统可编程技术,SoPC基于FPGA芯片,将处理器、存储器、I/O口等模块集成在一起,完成整个系统的主要逻辑功能,具有设计灵活、可剪裁、可扩充、可升级及软、硬件在系统可编程的功能。由于SoPC平台可以拥有微处理器系统丰富的软件资源和出色的人机交互能力,同时又具备FPGA系统的快速硬件逻辑特性,实现了软件系统和硬件系统的互补,因此发展前景非常广阔,被认为是未来嵌入式系统发展的方向。在此试图设计一种基于SoPC的自感知图像采集系统,使其能够应用于低成本、低功耗的微型嵌入式图像监控和采集系统,以期在更多适合的应用场合替代传统基于PC的图像监控方案。在已见文献报道中,基于SoPC的图像采集系统设计大多只是把采集的数据缓冲在SDRAM或SRAM中,有些文献则进一步提出将缓冲后数据直接通过并口传输给主控芯片,有的方案则是由USB接口或以太网接口输出主机,另外有的文献则提出直接将数据存储到CF卡或硬盘中,而在SoPC系统直接实现SD卡的图像采集数据文件存储在国内还未见报道。

      另外还提出了一种新的适合在FPGA硬件实现的快速运动检测算法,并和图像采集、SD卡图像数据存储接口电路集成在同一FPGA芯片内部。在此这一图像采集系统的结构、工作原理以及系统设计等加以介绍。

1 系统结构及工作原理

      该系统选用的。FPGA芯片是Altera公司CycloneⅡ系列的EP2C35。该芯片具有35 000个逻辑单元、672个引脚、475个用户自定义I/O接口、35个嵌入式乘法器和4个锁相环。FPGA芯片外接美光公司型号为MT9M011的130万像素的CIS(CMOS图像传感器,分辨率为640×480时60帧/s)、Hynix公司的型号为HY57V641620HG的SDRAM(4 Banks×1 M×16 b),以及用来图像显示验证的液晶屏等。

      系统工作过程如图1所示。CIS经过I2C配置模块的初始化后,输出行场同步信号、像素时钟和图像数据。再将采集的数据转换成RGB信号,帧缓冲模块(Frame Buffer)每次将相邻两帧图像数据写入SDRAM,然后比较这两帧图像的差值,如果差值大于设定的阈值,就认为检测到了外界场景的运动,系统会自动将捕获的图像输出到SD卡进行存储。

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关键字:SoPC  自感知运动  图像采集  系统设计

编辑:刘志青 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/1130/article_827.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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