基于FPGA的图像采集与USB2.0传输系统设计

"这篇文档是一份关于基于ARM Cortex-A（ARMv8）的固件驱动及数据采集软件的编程手册，特别关注FPGA在图像采集和传输中的应用。作者通过毕业设计，学习并掌握了HDL编程语言、IIC、SDRAM、USB2.0相关的固件、驱动和软件开发知识，为未来IC设计奠定了基础。" 本文档详细介绍了从图像采集到数据传输的全过程，主要包括以下几个关键知识点： 1. **FPGA设计技术**：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，用于实现定制化的数字电路。作者通过毕业设计掌握了FPGA设计，这包括对硬件描述语言（HDL，如VHDL或Verilog）的运用，以及如何利用FPGA实现图像采集和传输功能。 2. **图像采集**：系统中采用了SAA7113作为视频解码器，该器件的寄存器配置是图像采集的关键步骤。SAA7113能够处理标准的视频信号，并将其转换为数字信号。作者深入理解了SAA7113的工作原理和配置方法，以及与其通信的I2C协议。 3. **SDRAM接口设计**：为了存储图像数据，系统利用了SDRAM（Synchronous Dynamic Random-Access Memory）。作者设计了一个整页突发读写控制器，确保了高效的数据传输。SDRAM的结构和工作原理，以及如何与FPGA进行接口设计，都是这一部分的重点。 4. **USB2.0数据通信**：在图像传输方面，文档涵盖了FPGA中SLAVE FIFO控制器的设计，这是USB2.0高速数据传输的关键。此外，还涉及到FX2固件程序设计，驱动程序开发（通常使用C语言编写），以及在PC端的VC（Visual C++）程序设计，实现了从CCD视频到PC的数据采集流程。 5. **系统设计方案**：文档对比分析了几种不同的视频图像处理系统方案，最终选择了基于FPGA的方案，阐述了系统整体结构、工作原理和主要器件选型，并分析了设计难点。 6. **实时化与高速化**：随着技术发展，图像处理系统需要具备实时性和高速处理能力，这在论文中被强调为当前研究的重要趋势。DSP（Digital Signal Processor）芯片在图像处理系统中的应用，因其高性能和低价格，成为了市场的主流选择。 这篇文档不仅提供了丰富的理论知识，还通过实际项目展示了FPGA在图像采集系统中的具体应用，对于学习和理解嵌入式系统、数字信号处理以及FPGA设计的人来说是一份宝贵的参考资料。