FPGA的视频图像数据采集程序如何实现

2018-12-11 09:47:09 2370 FPGA 图像采集

0 SAA7113 输出的视频图像数据通过 8 位总线 VPO 传输给 FPGA，FPGA 需要将数据保存到 SRAM中。由于 PAL 制电视信号是隔行扫描，分为奇数场和偶数场分别传输，数字化以后仍然格式不变，因此在将数据保存到 SRAM 以前，需要将奇数场和偶数场的数据还原成一幅完整的图像。如果传输格式是 YUV，需要转化为便于 DSP 处理的 RGB 格式。FPGA 需要完成如下任务：（1）将所有按行排列的 8 位数据还原成一幅完整图像；（2）根据需要进行格式转换。 SAA7113 输出的数据格式如图 7-15 所示。 SAV 和 EAV 分别是“有效视频数据的开始”（Start of Active Video）和“有效视频数据的结束”（End of Active Video）。SAA7113 对 SAV 和 EAV 数据格式的定义如表 7-1 所示。从表 7-1 中可以看到在完整的一帧图像数据中第一场场消隐阶段 SAV 为“101XXXXX”，第一场有效数据阶段 SAV 为“1000XXXX”。“X”表示该位的状态没有作用。其他场 SAV 和 EAV 状态类推。进行视频数据处理的流程如图 7-16 所示。数字视频数据处理的主要代码如下： //SAA7113 输出的 27MHz 的时钟信号 always @(posedge llck or negedge reset) //设置 reset 后的缺省状态 if (!reset) begin //下一状态 presState <= stIdle; //采集标志 grab <= 1'b0; //和下一状态相关的返回状态 returnState <= stIdle; //场标志 field <= 1'b0; //像素计数器和行计数器清零 grab_cntr_hori <= 1'b0; grab_cntr_vert <= 1'b0; end else //缺省状态 begin //保存视频数据 vpoLatch <= vpo; //进入下一状态 presState <= nextState; //用来设置延时 grab <= nextGrab;//delay so colour can be calculated //设置和下一状态相关的返回状态 returnState <= nextReturnState; //保存场信号 field <= nextField; //保存各个数据分量 chrominanceR <= nextChrominanceR; chrominanceB <= nextChrominanceB; luminanceR <= nextLuminanceR; luminanceB <= nextLuminanceB; //如果下一个状态是获取数据的状态，准备写数据到 SRAM 的操作 if (nextGrab) //给予写地址一些建立时间 write_addr <= grab_addr; //如果当前状态就是获取数据，开始写数据到 SRAM 的操作 if (grab) begin //由于是对黑白图像进行处理，只需要获取亮度信息即可；如果需要对彩色图像进行处理，可以在这里加入保存彩色图像数据的代码 writeData <= luminanceR; write <= 1'b1; end else write <= 1'b0; // 像素计数和行计数 //开始计数 if (clr_grab_cntr) begin grab_cntr_hori <= 1'b0; grab_cntr_vert <= 1'b0; end else //像素计数 if (inc_grab_hori == 1) grab_cntr_hori <= grab_cntr_hori + 1; //行计数 if (inc_grab_vert == 1) begin grab_cntr_vert <= grab_cntr_vert + 1; grab_cntr_hori <= 1'b0; // clear horizontal counter with each new line end end //从 vpo 总线获得数据 always @(presState or vpoLatch or returnState or field or luminanceB or luminanceR or chrominanceB or chrominanceR or capture) begin //缺省信号值 clr_grab_cntr <= 1'b0; inc_grab_hori <= 1'b0; inc_grab_vert <= 1'b0; nextGrab <= 1'b0; nextReturnState <= returnState; nextField <= field; nextLuminanceB <= luminanceB; nextLuminanceR <= luminanceR; nextChrominanceB <= chrominanceB; nextChrominanceR <= chrominanceR; error <= 1'b0; //状态机 case (presState) stIdle:// //确认开始获取数据 if (capture == 1'b1) begin //下一状态 nextState <= stWaitForEscape; //下一状态的返回状态 nextReturnState <= stCheckForNewPage; end else nextState <= stIdle; //等待时间参考代码的开始 //等待“FF” stWaitForEscape: if (vpoLatch == 8'hFF) nextState <= stCheckEscape1; else nextState <= stWaitForEscape; //等待“00” stCheckEscape1: if (vpoLatch == 8'h00) nextState <= stCheckEscape2; else nextState <= stError; //等待“00” stCheckEscape2: if (vpoLatch == 8'h00) nextState <= returnState; else nextState <= stError; //根据 SAV 和 EAV 内容判断，进行下一步操作 stCheckForNewPage: //开始获取新的一行 if (vpoLatch[6:5] == 2'b01) begin nextState <= stWaitForEscape; nextReturnState <= stCheckForFirstLine; //初始化计数器 clr_grab_cntr <= 1'b1; end //重新开始 else begin nextState <= stWaitForEscape; nextReturnState <= stCheckForNewPage; end //根据 SAV 和 EAV 的内容进行下一步操作 stCheckForFirstLine: //开始接收数据 if (vpoLatch[6:4] == 3'b000) begin //接收 Cb 数据 nextState <= stChromaBlue; //初始化场记录标志 nextField <= 1'b0; end //继续等待 else begin nextState <= stWaitForEscape; nextReturnState <= stCheckForFirstLine; end //记录 Cb 数据 stChromaBlue: //如果数据是“FF”,说明是 EAV 的开始 if (vpoLatch == 8'hFF) begin //下一状态开始等待“00” nextState <= stCheckEscape1; //检查是否为当前一场数据的最后一行 nextReturnState <= stCheckForEndLine;//Check if this is the last line of the field end //如果是“00”，状态有错 else if (vpoLatch == 8'h00) nextState <= stError; //记录数据，并进入后面的过程 else begin nextState <= stLumaBlue; nextChrominanceB <= vpoLatch; end //记录 Yb 数据 stLumaBlue: //如果数据不等于“FF”和“00”，数据有效 if ((vpoLatch !== 8'hFF) && (vpoLatch !== 8'h00)) begin nextState <= stChromaRed; nextLuminanceB <= vpoLatch; end //错误处理 else nextState <= stError; //记录 Cr 数据 stChromaRed: //如果不等于“FF”和“00”，数据有效 if ((vpoLatch !== 8'hFF) && (vpoLatch !== 8'h00)) begin nextState <= stLumaRed; nextChrominanceR <= vpoLatch; end //错误处理 else nextState <= stError; //记录 Yr 数据 stLumaRed: //如果不等于“FF”和“00”，数据有效 if ((vpoLatch !== 8'hFF) && (vpoLatch !== 8'h00)) begin nextState <= stChromaBlue; nextLuminanceR <= vpoLatch; nextGrab <= 1'b1;//Set up a write after a delay (see clocked process) inc_grab_hori <= 1'b1;//Increment horizontal counter every two pixels end //错误处理 else nextState <= stError; //检查是否为一行的结束 stCheckForEndLine://possible conditions here are the end of field 0, end of field 1,or an EAV code indicating a new line in the active region. //等于“111”说明为第二场的结束 if (vpoLatch[6:4] == 3'b111) begin nextState <= stIdle; end //等于“011”说明为第一场的结束 else if (vpoLatch[6:4] == 3'b011) //end of field 0 begin //清空计数器，为接收第二场数据做好准备 clr_grab_cntr <= 1'b1; nextState <= stWaitForEscape; //检查新的一行开始 nextReturnState <= stCheckForNewLine; end //一行数据结束 else if (vpoLatch[5:4] == 2'b01) begin //下一行的开始 inc_grab_vert <= 1'b1; nextState <= stWaitForEscape; //接收下一行数据 nextReturnState <= stCheckForNewLine; end //错误处理 else nextState <= stError; //新的一行数据开始 stCheckForNewLine: if (vpoLatch[5:4] == 2'b00) begin //接收 Cb 数据 nextState <= stChromaBlue; nextField <= vpoLatch[6]; end //重新开始接收数据 else begin nextState <= stWaitForEscape; nextReturnState <= stCheckForNewLine; end //错误状态 stError: //重新开始接收数据 if (capture == 1'b1) begin nextState <= stWaitForEscape; nextReturnState <= stCheckForNewPage; end //继续等待 else begin nextState <= stError; //错误提示，二极管亮 error <= 1'b1; end //缺省状态 default: nextState <= stError; endcase end 复制代码 1
2018-12-11 09:47:09　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 如何使用FPGA实现新型高速CCD图像数据采集系统 7 • 如何使用FPGA实现图像数据采集卡及其驱动设计 21 • 基于FPGA的高速图像数据采集系统设计 9 • 数据采集FPGA实现 1 • FPGA控制实现图像系统视频图像采集 22 • 阐述FPGA控制实现图像系统视频图像采集 11 • 使用FPGA控制实现图像系统视频图像采集的设计资料说明 2 • 基于FPGA的数据采集板设计与实现 31 • 基于FPGA+SRAM实现超声视频图像采集系统的设计 2285 • 利用LabWindowsCVI实现数据采集_程序案例 24