通过FPGA和芯片实现视频处理的电路设计

通过FPGA和芯片实现视频处理的电路设计图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼进而产生视知觉的实体。随着电子技术和计算机技术的飞速发展，数字图像技术近年来得到极大的重视和长足的发展，并在科学研究、工业生产、医疗卫生、通信等方面得到广泛的应用。视频信号由一系列连续的图像组成。对视频信号的处理已经成为数字图像处理领域中重要的一部分。例如机器人模式识别的过程就是一个视频信号处理的过程，电视制导导弹识别目标就是充分利用视频信号处理技术不断判断目标是否和预先设定目标图像一致。本篇将讲解如何用FPGA技术实现基本的视频信号处理。本篇的例子可以作为各位大侠进行视频信号处理时的一个参考，也可以在这个基础上根据需要进行扩展。第三篇内容摘要：本篇会介绍程序测试与运行，包括测试程序、测试结果以及总结等相关内容。五、程序测试与运行由于整个FPGA程序包括3部分：处于TOP的主体程序，控制其他各个部分程序的运行；视频图像数据采集程序，从SAA7113获得数字图像数据并保存到SRAM中；SRAM读写程序实现对SRAM的数据读写。测试程序需要仿真数据的全部流程。5.1测试程序测试程序代码如下：`include"timescale.v"moduletst_saa7113(error,dsprst,xreset,saareset,ARDY,ED_O,ED_OEN_O,SRAM_1_EA,SRAM_2_EA,SRAM_1_O_ED,SRAM_2_O_ED);//内部寄存器regreset;regclk;//50MHz时钟regllck;//SAA7113的时钟reg[7:0]vpo;//来自saa7113的图像数据regcapture;//采集数据标志regtoggle;//总线切换标志reg[1:0]rst;//输入inputerror;inputdsprst,xreset,saareset;inputARDY;input[7:0]ED_O;inputED_OEN_O;input[18:0]SRAM_1_EA;input[7:0]SRAM_1_O_ED;input[18:0]SRAM_2_EA;input[7:0]SRAM_2_O_ED;//来自dsp的信号regCE3_;regARE_;regAWE_;reg[21:2]EA;reg[7:0]ED_I;//TOSRAMreg[7:0]SRAM_1_IN_ED;reg[7:0]SRAM_2_IN_ED;//wires//fromsaa7113wireSRAM_CE_;wireSRAM_OE_;wireSRAM_WE_;wire[18:0]la;wire[7:0]ld;//FROMDSPwireCE_SRAM;wireWE_SRAM;wireOE_SRAM;wire[7:0]ED_SRAM;wire[18:0]EA_SRAM;//连接各个子程序LWBSAA7113L_SAA7113(.reset(reset),.clk(clk),.llck(llck),.vpo(vpo),.rst(rst),.capture(capture),.error(error),.SRAM_CE_(SRAM_CE_),.SRAM_OE_(SRAM_OE_),.SRAM_WE_(SRAM_WE_),.la(la),.ld(ld));LWBDECODEL_DECODE(.reset(reset),.CE3_(CE3_),.ARE_(ARE_),.AWE_(AWE_),.EA(EA),.ED_I(ED_I),.ED_O(ED_O),.ED_OEN_O(ED_OEN_O),.ARDY(ARDY),.EA_SRAM(EA_SRAM),.ED_SRAM(ED_SRAM),.CE_SRAM(CE_SRAM),.WE_SRAM(WE_SRAM),.OE_SRAM(OE_SRAM),.dsprst(dsprst),.xreset(xreset),.saareset(saareset));LWBBUSCHANGEL_BUSCHANGE(.EA_SRAM(EA_SRAM),.ED_SRAM(ED_SRAM),.CE_SRAM(CE_SRAM),.WE_SRAM(WE_SRAM),.OE_SRAM(OE_SRAM),.la(la),.ld(ld),.SRAM_CE_(SRAM_CE_),.SRAM_WE_(SRAM_WE_),.SRAM_OE_(SRAM_OE_),.SRAM_1_IN_ED(SRAM_1_IN_ED),.SRAM_2_IN_ED(SRAM_2_IN_ED),.toggle(toggle),.SRAM_1_EA(SRAM_1_EA),.SRAM_1_O_ED(SRAM_1_O_ED),.SRAM_2_EA(SRAM_2_EA),.SRAM_2_O_ED(SRAM_2_O_ED));//产生时钟信号always#10clk=~clk;always#20llck=~llck;initialbegin$display("status:%tTestBenchofsaa7113started!",$time);//initialvalueclk=0;#7;llck=0;//resetreset=1;//dsp初始化ARE_=1;AWE_=1;CE3_=1;//初始化capture=0;toggle=1;#2;reset=0;repeat(20)@(posedgeclk);reset=1'b1;//negatereset//dsp读取数据内容SRAM_1_IN_ED=8'h1d;SRAM_2_IN_ED=8'h2d;//dsp地址总线EA[21:16]=6'b000000;EA[15:7]=9'b000000000;EA[6:2]=5'b00001;#5;CE3_=0;ARE_=0;//saa7113输出内容capture=1;#5;@(posedgellck)vpo=8'haa;@(posedgellck)vpo=8'hbb;@(posedgellck)vpo=8'hcc;@(posedgellck)vpo=8'hdd;@(posedgellck)vpo=8'hee;//场同步信号//1@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00100000;//sav//2@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00100000;//数据开始@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00000000;//data@(posedgellck)vpo=8'h01;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h02;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h03;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h04;//Yr--1@(posedgellck)vpo=8'h05;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h06;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h07;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h08;//Yr--2@(posedgellck)vpo=8'h09;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h0a;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h0b;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h0c;//Yr--3@(posedgellck)vpo=8'h0d;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h0e;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h0f;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h10;//Yr--4@(posedgellck)vpo=8'h11;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h12;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h13;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h14;//Yr--5@(posedgellck)vpo=8'h15;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h16;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h17;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h18;//Yr--6@(posedgellck)vpo=8'h19;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h1a;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h1b;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h1c;//Yr--7@(posedgellck)vpo=8'h1d;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h1e;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h1f;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h20;//Yr--8@(posedgellck)vpo=8'h21;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h22;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h23;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h24;//Yr--9@(posedgellck)vpo=8'h25;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h26;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h27;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h28;//Yr--10@(posedgellck)vpo=8'h29;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h3a;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h3b;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h3c;//Yr--11//数据结束@(posedgellck)vpo=8'hff;//ff@(posedgellck)vpo=8'h00;//00@(posedgellck)vpo=8'h00;//00@(posedgellck)vpo=8'b01110000;//endoffield1#20;ARE_=1;capture=0;#200;//开始切换toggle=0;#100;ARE_=0;//开始采集数据capture=1;//verticalblankingstage//1@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00100000;//sav//2@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00100000;//datastart@(posedgellck)vpo=8'hff;//begin@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'h00;@(posedgellck)vpo=8'b00000000;//data@(posedgellck)vpo=8'h01;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h02;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h03;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h04;//Yr--1@(posedgellck)vpo=8'h05;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h06;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h07;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h08;//Yr--2@(posedgellck)vpo=8'h09;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h0a;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h0b;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h0c;//Yr--3@(posedgellck)vpo=8'h0d;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h0e;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h0f;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h10;//Yr--4@(posedgellck)vpo=8'h11;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h12;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h13;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h14;//Yr--5@(posedgellck)vpo=8'h15;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h16;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h17;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h18;//Yr--6@(posedgellck)vpo=8'h19;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h1a;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h1b;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h1c;//Yr--7@(posedgellck)vpo=8'h1d;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h1e;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h1f;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h20;//Yr--8@(posedgellck)vpo=8'h21;//Cb@(posedgellck)vpo=8'h22;//Yb@(posedgellck)vpo=8'h23;//Cr@(posedgellck)vpo=8'h24;//Yr--9@(posedgellck)vpo=8'h25;//Cb@(posedgellck