FPGA Verilog源代码驱动高速CMOS摄像机图像采集系统详解

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本文主要探讨了基于FPGA的Verilog源代码实现的数字CMOS摄像机图像采集系统。首先,数据采集系统概述部分强调了数据采集的基本原理,即从各种信号源获取信号,经过预处理(如放大和滤波)后,使用模数转换器(A/D转换)将其转换为数字信号,然后传输至计算机进行存储和处理。高速数据采集的特点是频率高,比如并行采样系统常采用50MHz以上,而串行采样则可能高达200MHz,以满足实时性和准确性要求。 在高速数据采集系统中,CMOS图像传感器作为核心组件,它扮演着“眼睛”的角色,负责捕获并转化为数字图像。图像处理模块则是系统的关键环节,通过降噪和压缩技术优化图像质量,减少存储需求。数据传输模块负责实时传输图像数据,连接摄像机与外部设备,常见的传输方式有USB技术和SDRAM存储。 方案1着重于USB技术的应用,其优点包括简单易用、通用性强、可靠性高以及支持热插拔,但同时也带来了协议协调和复杂性增加的问题。方案2则考虑了利用SDRAM的多Bank特性,通过高效的数据预充电和读取机制,实现在短时间内存储和传输图像数据,提高了数据传输速度。 本文的核心技术集中在如何利用FPGA的灵活性和Verilog语言进行高速、实时的图像采集,同时兼顾了系统效率和数据处理质量。这种基于FPGA的解决方案在工业自动化、监控系统等领域有着广泛的应用前景。
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FPGA设计实现OV5640 摄像头采集数据VGA显示输出Verilog设计逻辑Quartus工程源码文件,FPGA型号Cyclone4E系列中的EP4CE10F17C8,Quartus版本18.0。 module ov5640_rgb565_1024x768_vga( input sys_clk , //系统时钟 input sys_rst_n , //系统复位,低电平有效 //摄像头接口 input cam_pclk , //cmos 数据像素时钟 input cam_vsync , //cmos 场同步信号 input cam_href , //cmos 行同步信号 input [7:0] cam_data , //cmos 数据 output cam_rst_n , //cmos 复位信号,低电平有效 output cam_pwdn , //cmos 电源休眠模式选择信号 output cam_scl , //cmos SCCB_SCL线 inout cam_sda , //cmos SCCB_SDA线 //SDRAM接口 output sdram_clk , //SDRAM 时钟 output sdram_cke , //SDRAM 时钟有效 output sdram_cs_n , //SDRAM 片选 output sdram_ras_n , //SDRAM 行有效 output sdram_cas_n , //SDRAM 列有效 output sdram_we_n , //SDRAM 写有效 output [1:0] sdram_ba , //SDRAM Bank地址 output [1:0] sdram_dqm , //SDRAM 数据掩码 output [12:0] sdram_addr , //SDRAM 地址 inout [15:0] sdram_data , //SDRAM 数据 //VGA接口 output vga_hs , //行同步信号 output vga_vs , //场同步信号 output [15:0] vga_rgb //红绿蓝三原色输出 ); //parameter define parameter SLAVE_ADDR = 7'h3c ; //OV5640的器件地址7'h3c parameter BIT_CTRL = 1'b1 ; //OV5640的字节地址为16位 0:8位 1:16位 parameter CLK_FREQ = 26'd65_000_000; //i2c_dri模块的驱动时钟频率 65MHz parameter I2C_FREQ = 18'd250_000 ; //I2C的SCL时钟频率,不超过400KHz parameter CMOS_H_PIXEL = 24'd1024 ; //CMOS水平方向像素个数,用于设置SDRAM缓存大小 parameter CMOS_V_PIXEL = 24'd768 ; //CMOS垂直方向像素个数,用于设置SDRAM缓存大小 //wire define wire clk_100m ; //100mhz时钟,SDRAM操作时钟 wire clk_100m_shift ; //100mhz时