基于FPGA的Camera Link视频信号处理技术的研究

摘要

由于CameraLink视频信号具有高分辨率、高传输速度、图像处理灵活、通信协议简单、传输接口结构易于实现等优势，因此近年来在民用领域如安防监控、视觉遥感、多媒体处理等方面具有大量的市场需求。本论文以FPGA为核心处理器，研制了一套能够采集并处理CameraLink视频信号，并支持多种视频接口显示的处理系统。
　　本文首先对系统的功能需求进行了分析，在此基础上提出以FPGA为核心器件的CameraLink视频信号处理系统的设计方案。方案中系统采集CameraLink相机的图像数据，将数据的色彩空间由Bayer转换为RGB或YUV，处理后的数据存储到SDRAM中，并分别用ADV7343和ADV7123视频编码芯片完成复合视频接口输出和VGA接口输出。接着设计硬件电路的原理图和PCB板，并对系统硬件电路平台进行了搭建与调试。然后重点研究了CameraLink相机功能模式，通过串口通信完成对相机工作方式的配置，并对视频信号的处理进行了初步探讨。最后编写视频处理系统软件，对CameraLink视频信号进行采集、处理并存储，用FPGA普通I/O口模拟IIC总线对视频编码芯片进行配置，将视频信号以多种格式输出显示。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 视频接口发展现状和Camera Link技术概述

1．1．1 视频接口发展现状

1．1．2 Camera Link技术概述

1．2 本文研究背景及意义

1．3 本文主要工作

2 Camera Link视频处理系统设计

2．1 视频处理系统功能需求与技术指标

2．2 系统方案设计

2．3 相机选型及引脚信号

2．4 系统硬件电路设计

2．4．1 FPGA基本电路模块

2．4．2 片外存储资源SDRAM模块

2．4．3．视频编码芯片ADV7343和ADV7123模块

2．4．4．Camera Link译码芯片模块

2．4．5 硬件电路电源模块设计

2．4．6 系统PCB设计

2．5 本章小结

3 相机的配置及数据采集处理

3．1 相机的功能模式

3．2 串口通信对相机工作方式的配置

3．2．1 串口通信格式

3．2．2 相机寄存器的设置

3．2．3 串口通信实现

3．3 相机数据采集

3．4 像素色彩空间的转换

3．4．1 Bayer转RGB

3．4．2 RGB转YUV

3．5 本章小结

4．视频处理系统软件实现

4．1 数据存储

4．1．1 FPGA内部存储RAM

4．1．2 外部存储SDRAM

4．2 复合视频接口输出

4．2．1 ADV7343的IIC配置

4．2．2 BT．656传输标准

4．3 VGA接口输出

4．3．1 VGA接口输出

4．3．2 字符叠加

4．3．3 按键控制

4．4 本章小结

5 本文总结与展望

5．1 本文内容总结

5．2 后续工作展望

致谢

参考文献