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[技术] 玩转FPGA边缘视觉——4k视频图像抓取
2020-5-13 17:15:52  240
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随着现代图像及视频处理技术的不断发展,人们对图像处理提出了新的要求,最近几年,图像的分辨率和扫描频率都有了较大范围的提升,1080P分辨率的视频已经非常流行,2K甚至4K分辨率的图像也在火热发展中。
  
基于软件的图像处理方法存在着一些局限性,尤其是计算速度和算法效率方面。所以大家很自然的就想到了FPGA作为嵌入式图像应用的平台。许多图像处理本身就是并行计算的,并且FPGA的编程硬件,本质上也是并行的。

FPGA(Field-Program mable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

下面以米尔VECP边缘视觉套件作为图像处理的硬件平台,带你玩转FPGA之视频图像抓取。
FPGA功能描述图示:

MYD-CZU3EG-ISP 提供4K分辨率的摄像头功能,同时输出4K分辨率的图像显示到图像输出接口,下面带一起来体验FPGA的图像抓取和图像显示的操作和应用。

一、前期准备工作
将产品资料光盘中的镜像文件和摄像头测试文件复制到TF卡中,并安装光盘中的工业相机采集软件OCT SDK工具,同时去cypress官网下载FX3 SDK工具进行固件烧录。(具体文件路径请看板卡配套资料)



二、操作过程(1)将开发板的启动模式switch 开关SW1 的1 拨到OFF,2 拨到ON,3拨到OFF,4 拨到ON,设置成TF 卡启动模式;

(2)插入已存入文件的TF 卡,连接串口,波特率设置为115200,开发板上电;
(3)开发板将引导进入Ramdisk 文件系统,进入Linux 命令行:

1 Welcome to myir board 2 myir login: root 3 [root@MYIR ~]#

(4)打开OCT SDK 工具,如下图,选择“OCAM Technology”,点击右键选择Connect>Window:1:

光标移到右侧视屏区,点击右键,选择Start
(5)发送控制指令,设置Gige(网络接口)为输出接口的视频源为1,选择PS VDMA为输出的视频源;

1 [root@myir ~]# cd /mnt/mmcblk1p1/2 [root@myir mmcblk1p1]# ./setispcmd 81 01 12 00 01 00 02 ff
(6)抓取摄像头图像,输入如下命令,将会生成图像文件rgb888;

1 [root@myir mmcblk1p1]# ./ispcaptest
(7)显示抓取摄像头图像;

1 [root@myir mmcblk1p1]# cat rgb888 >/dev/fb0
(8)OCT 工具将会显示抓取的摄像头图像;

三、HDMI接口显示如果要用hdmi 接口的4k 显示器显示摄像头图像,输入如下命令,将会显示如下图的摄像头图像。

1 [root@myir ~]# cd /mnt/mmcblk1p1/2 [root@myir mmcblk1p1]# ./setispcmd 81 01 12 00 01 00 01 ff3 [root@myir mmcblk1p1]# ./ispcaptest4 [root@myir mmcblk1p1]# cat rgb888 >/dev/fb0

四、USB显示输出如果要用usb 显示摄像头图像,按照“MYD-CZU3EG-ISP 功能描述和编译”的文档生成包含usb 显示图像的功能的BOOT.bin,替换TF 卡中的BOOT.bin文件,将会显示如下图的摄像头图像。

1 [root@myir ~]# cd /mnt/mmcblk1p1/2 [root@myir mmcblk1p1]# ./setispcmd 81 01 12 00 01 00 04 ff3 [root@myir mmcblk1p1]# ./ispcaptest4 [root@myir mmcblk1p1]# cat rgb888 >/dev/fb0

五、HDMI 显示QT 界面将开发板的启动模式switch开关SW1 的1 拨到OFF,2 拨到ON,3拨到OFF,4 拨到ON,设置成TF 卡启动模式;
插入已存入烧写文件的TF 卡,连接串口波特率为115200,开发板上电;
开发板将引导进入Ramdisk文件系统,进入Linux 命令行,输入命令开始更新:

1 Welcome to myir board2 myir login: root3 [root@myir ~]#/updatesys.sh /mnt/mmcblk1p1
脚本将把BOOT.bin,devicetree.dtb,Image 烧写到QSPI-Flash,把rootfs.tar烧写到eMMC。
烧写完成之后,将开发板的启动模式switch 开关SW1的1拨到ON,2拨到OFF,3拨到ON,4拨到ON,
设置成Qspi flash 启动模式,重新上电,进入烧写的rootfs文件系统,输入如下命令。

1 Welcome to myir board2 myir login: root3 [root@myir ~]# /mnt/mmcblk1p1/setispcmd 81 01 12 00 01 00 01 ff4 [root@myir ~]# /usr/lib/qt/examples/widgets/painting/deform/deform
六、选择视频源的指令说明选择视频源的指令说明见下表,查看ISP 控制指令集,请参考《MYD-CZU3EG -ISP图像控制指令手册》文档。

ISP 视频源控制指令集
Command Set
Command
Command Packet
Comments
PL Output
Port Video
Source Select
PL Video
Output
Select
81 01 12 00 01 00 0Y ff
Y的bit0、1、2分别表示HDMI、Gige、U3V输出接口的视频源选择:0表示选择PL ISP输出的视频、1表示选择PS VDMA输出的视频。

VECP边缘视觉套件简介

MYD-CZU3EG开发板由MYC-CZU3EG核心板加MYB-CZU3EG-C-ISP底板组成。核心板采用了xilinx最新的基于16nm工艺的Zynq UltraScale+ All Programmable SoC平台,集成了四核Cortex™-A53 处理器,双核Cortex™-R5 实时处理单元以及Mali-400 MP2图形处理单元及16nm FinFET+可编程逻辑相结合的异构处理系统。

底板搭载的接口包括PL端的HDMI输出,千兆网口,USB3.0 device接口,MIPI接口,高速扩展IO,以及PS端的USB3.0 HOST接口,千兆网口,TF卡接口,USB 转调试串口等,拥有超低延时4k图像处理技术,并且图像处理IP支持定制。

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