基于FPGA的XGA分辨率攝像頭設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科技的發(fā)展，數(shù)字展臺(tái)攝像機(jī)以其方便的教學(xué)演示功能迅速進(jìn)入商務(wù)演示、課堂教學(xué)等領(lǐng)域。攝像頭作為數(shù)碼展臺(tái)核心部件，其性能的優(yōu)劣直接決定數(shù)字展臺(tái)使用是否方便。XGA分辨率攝像頭以其更高的清晰度，更好的圖像質(zhì)量更加符合市場(chǎng)需求的高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。但是這些高分辨率攝像頭一般采用專用的圖像處理芯片，其關(guān)鍵技術(shù)掌握在一些國外企業(yè)手中。所以研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的XGA分辨率攝像機(jī)有廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文采用SONY公司的85萬像素

2、彩色CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器套件來實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的采集，基于FPGA對(duì)其輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，可使圖像傳感器采集的圖像在VGA顯示器上實(shí)時(shí)顯示。該方案比采用專用圖像處理芯片有著很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，且利于系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)的主要工作概括如下：
　　 ⑴在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)顯示控制器，將圖像傳感器套件輸出的逐行掃描數(shù)字YUV(4：2：2)16位格式信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGB格式。利用一個(gè)SDRAM作為幀緩存，采用場(chǎng)復(fù)制法將幀率由15

3、HZ提升到60HZ。這種信號(hào)可以直接與CRT顯示器、投影儀等具有VGA接口的顯示設(shè)備直連。
　　 ⑵本文在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)具有自動(dòng)光圈功能、自動(dòng)聚焦功能的鏡頭控制器。使攝像機(jī)鏡頭可以實(shí)現(xiàn)在較寬的光照條件下自動(dòng)光圈控制功能和變倍結(jié)束后自動(dòng)聚焦功能。得益于FPGA并行處理能力，自動(dòng)光圈模塊和自動(dòng)聚焦模塊可以同時(shí)工作，相比單片機(jī)順序處理能力提高了鏡頭控制的速度。
　　 ⑶根據(jù)SPI總線協(xié)議，本文在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)S

4、PI通信模塊，用來與D/A芯片88347和DSP芯片CXD3135AR通信。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于減少印刷電路板面積，簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。
　　 ⑷實(shí)現(xiàn)一些輔助功能。對(duì)SDRAM控制器的靈活使用就可以實(shí)現(xiàn)圖像凍結(jié)、負(fù)片顯示、同屏對(duì)比等功能。
　　 上述功能均采用VHDL描述，并在Xilinx(賽靈思)公司Spartan3E系列FPGA XC3S250E上實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)應(yīng)用于視頻展臺(tái)的生產(chǎn)中。本文實(shí)現(xiàn)的各功能模塊既可應(yīng)用于本系統(tǒng)中，也