FPGA与ARM结合的实时视频采集压缩系统设计

"该论文详细探讨了一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ARM（Advanced RISC Machines）处理器的视频采集处理系统，旨在实现高效、简洁的前端视频处理。该系统能够实时采集、压缩和传输视频数据。作者胡磊和尹勇来自武汉理工大学信息工程学院，他们阐述了各个组件的选择、硬件接口设计，以及FPGA和ARM在系统中的功能实现。此外，论文还讨论了关键模块如图像传感器的驱动设计、视频格式转换、数据压缩和以太网传输的方案。" 在视频技术快速发展的背景下，视频信号采集的重要性日益凸显。传统的图像采集卡虽然适用于计算机应用，但其体积大、可靠性不足，因此出现了基于ARM和DSP、ARM和编码芯片的新采集方法。本文提出的解决方案利用FPGA的高速处理能力和ARM的控制功能，构建了一种全数字化的实时视频采集系统。 系统整体架构由图像传感器模块、FPGA、压缩芯片ZR36060、ARM处理器和以太网通信模块组成。图像传感器采用MICRON公司的MT9M131，这是一种130万像素的彩色CMOS传感器，支持多种显示格式，如SXVGA、VGA、QVGA，具有多种自动控制功能。FPGA通过模拟I2C时序与图像传感器交互，读取图像数据并进行处理，然后送至ZR36060进行压缩。ARM处理器则负责压缩芯片和以太网芯片的驱动，实现UDP/IP协议，确保与终端的数据通信。 考虑到视频数据量大，系统采用了SDRAM作为缓冲存储，以帧为单位通过网卡将图像数据发送到网络。硬件选型上，MT9M131因其高性能和丰富的功能被选为图像传感器，而FPGA和ARM的组合则提供了实时处理和控制能力。 论文深入探讨了图像传感器的驱动设计，包括其I2C总线接口的控制时序，以及如何在VGA格式下实现30帧/每秒的采集速率。同时，数据压缩处理过程涉及ZR36060的工作原理，该芯片可能采用JPEG或MPEG等标准进行视频压缩。以太网传输部分，ARM通过驱动控制以太网芯片，实现了高效稳定的数据传输，确保了与远程设备的实时通信。 这篇论文详细介绍了基于FPGA和ARM的视频采集处理系统的实现，涵盖了硬件选型、设计、关键模块的工作原理，以及系统性能的优势。这项工作对于理解嵌入式系统在视频处理中的应用，以及如何结合FPGA和ARM的优势设计高效视频采集系统具有重要参考价值。