VHDL在高速圖像采集系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

　　現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)研究對圖像采集系統(tǒng)的要求日益提高。傳統(tǒng)的圖像采集卡速度慢、處理功能簡單，不能很好地滿足特殊要求，因此，我們構(gòu)建了高速圖像采集系統(tǒng)。它主要包括圖像采集模塊、圖像低級處理模塊以及總線接口模塊等。這些模塊是在FPGA中利用VHDL編程實現(xiàn)的。高速圖像采集系統(tǒng)主要用于視覺檢測。視覺檢測中圖像處理的特點是：底層圖像處理數(shù)據(jù)量大，算法簡單；高層圖像處理算法復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大，算法簡單；高層圖像處理算法復(fù)雜，數(shù)據(jù)量小。對于圖像底層處理，我們在高速圖像采集系統(tǒng)中用FPGA實現(xiàn)，采用VHDL編寫圖像處理算法；對于圖像高層處理，由計算機軟件實現(xiàn)。由于VHDL設(shè)計靈活、編程方便，易于在FPGA中實現(xiàn)并行運算和流水線結(jié)構(gòu)；所以，高速圖像采集系統(tǒng)的速度快、適應(yīng)性好。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　高速圖像采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。它的輸入為標準的模擬視頻信號，用可編程視頻輸入處理器SAA7111進行視頻信號處理。SAA7111內(nèi)部集成了強大的圖像色度、亮度處理功能以及多種輸出模式；有32個工作寄存器，在系統(tǒng)復(fù)位時，必須通過FPGA1的IC2總線模塊對其進行初始化。SAA7111輸出的圖像數(shù)據(jù)通過FPGA芯片進行采集與處理，采用Xilinx公司的XC2S150芯片。XC2S150是Spartan II系列產(chǎn)品。它基于Virtex系列的結(jié)構(gòu)，支持所有相關(guān)的特性，具有很高的性能價格比；采集與處理的圖像數(shù)據(jù)在傳送到計算機之前，存儲在高速SRAM CY7C1049V33中，SRAM的容量為512K