基于FPGA的图像处理系统：锁相环与I2C接口详解

本实验报告详细介绍了基于FPGA的图像处理系统的设计与实现，由华中科技大学电子信息与通信学院电信提高1x01班的学生伍同学完成。实验的目的是让学生通过Verilog语言和FPGA技术，掌握硬件开发的基本技能，并实际构建一个具有应用价值的图像处理系统。 在硬件环境方面，实验使用了Xilinx的ISE14.7编译器和Nexys4DDR开发板，所有编程和调试工作均在此环境下进行。系统架构主要包括时钟管理、图像存储、图像处理、VGA显示和数据选择等模块。 3.2.1锁相环配置是系统设计的重要部分，通过使用ISE14.7提供的IP核，对Nexys4板载的100M时钟进行分频，确保系统能够提供适合VGA显示所需的稳定时钟频率。这一步骤对于保证系统的时序性和稳定性至关重要。 3.4.1 I2C串口与寄存器配置涉及到与摄像头OV7670的交互，通过I2C协议连接摄像头，获取并处理其输出的图像数据。这一步涉及到了数字信号的收发和数据解析，以及对OV7670特定寄存器的设置，以实现数据的实时采集。 3.4.2 HS和VS时序控制与串行数据处理则关注高速和低速信号的同步，确保图像数据在传输过程中不失真。这包括了对数据的正确打包、解包以及处理流水线的优化，以提高系统性能。 3.4.3 数据储存方式探讨了如何有效地存储图像数据，可能是通过单口ROM一次性写入，或者采用其他存储技术，以便后续的处理和显示。 在图像处理模块，实验涉及到了二值化、老照片处理、负片转换、色相变换等高级处理功能，这些功能不仅展示了图像处理的多样性，也考验了学生对图像算法的理解和实现能力。 最后，实验还包含了硬件测试与视频展示，验证系统的实际效能，以及对整个开发过程的总结，同时提供了相关的Verilog代码作为参考。通过这次实验，学生不仅锻炼了他们的硬件编程技能，也深化了对图像处理理论的理解和实践操作能力。